一种可用于天文光学频率梳定标的超高分辨偏振干涉成像光谱技术的研究与应用(博士后出站报告)
翟洋
2016-06
Keyword天文光梳 干涉成像光谱 光谱重构 傅里叶光谱学 视场增强
Subject Area天文技术与方法
Subtype博士
Abstract作为光谱学与光学检测中的标准“光尺”,天文光梳的光谱精细度不仅直接决定天文光谱仪的制造加工能力,同时也和光谱法测量系外行星的视向速度和加速度的精度息息相关。由于天文光梳输出光谱具有谱线族覆盖波长范围较宽、谱线光强和间隔均匀分布、谱线频率间隔十分密集和超短脉冲等特性,针对该特性传统的实验室型色散型光栅式光谱仪的分辨率已经无法区分天文光梳谱线族的非线性漂移,急需一种大动态范围、超高分辨率、超快时间响应的检测手段的现状。因此本文提出了一种目前国际上正逐渐被广泛应用的干涉成像光谱技术拟对天文光梳输出的光谱非线性漂移进行标定。本文将从三个主要方面来对该技术进行理论研究与实验论证。

首先,基于傅里叶光谱学理论,本文研究了干涉成像光谱技术的基本原理,给出目标光源的横向剪切干涉场函数和光谱函数之间的关系;提出了由去趋势项、切趾和干涉图取样等步骤组成的预处理算法。

其次,本文详细阐述了基于多普勒光谱学为原理的偏振干涉成像光谱仪的设计与研制。在讨论了样机系统的基本光学部件的参数设计以外,一方面依据光谱分辨率和干涉图光程差之间的关系,重点讨论了改装置为了实现视场补偿效果,对系统关键部件—视场增强型Savart剪切分束器的结构参数进行了设计;另外,样机选择了偏硼酸钡(α-BBO)和铌酸锂(LiNbO3)两种晶体并且进行精确的匹配,在获得系统超高光谱重构分辨率的同时,也补偿了环境温度造成的相位偏移量误差。

最后,将初步设计的偏振干涉成像光谱仪样机对实验室的元素光谱灯、激光器和磁约束等离子体辐射光谱进行光谱重构标定,得到各自特征谱峰对应的位置,从而拟合出全谱段的波长标定曲线。同时将该标定结果与利用Ocean Optics USB4000型微型光谱仪对该光源谱线线形测试结果进行比较,其有效波段内的主要谱峰都被较好重构,结果表明,在标定后仪器的可见光全谱段最大光谱分辨率可达到21.7cm-1,波长位置标定实验表明最大标定误差不超过0.1nm,达到仪器设计要求。
Document Type研究报告
Identifierhttp://ir.niaot.ac.cn/handle/114a32/1272
Collection中国科学院南京天文光学技术研究所_博士后出站报告
中科院天文光学技术重点实验室_博士后出站报告
Affiliation南京天文光学技术研究所
Recommended Citation
GB/T 7714
翟洋. 一种可用于天文光学频率梳定标的超高分辨偏振干涉成像光谱技术的研究与应用(博士后出站报告). 2016.
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