恒星干涉仪中波前倾斜校正和条纹跟踪方法的研究

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	恒星干涉仪中波前倾斜校正和条纹跟踪方法的研究
	梅蓉
学位类型	硕士
导师	胡中文
	2017-05
学位授予单位	中国科学院大学
学位授予地点	北京
学位专业	工程硕士
关键词	长基线恒星干涉仪条纹可见度群延迟跟踪通道光谱
摘要	长基线恒星光干涉技术是提高空间分辨率天文观测的主要手段之一。近年来恒星干涉仪技术在开展微角秒测量和高分辨率成像方面有重要进展。但中国尚没有用于天文观测的恒星干涉仪系统。随着中国南极科考的进展、南极内陆昆仑站的建立，南极台址Dome A点相比较之前发现最好台址Dome C有明显的的优势，比如视宁度极好、等晕角大、相干长度长和相干时间短，可连续长时间观测等。这为在南极建设恒星干涉仪提供了极好的发展机遇。恒星干涉仪的技术难度比较高，在实现这一目标前期需要分阶段做好各方面的技术准备，本文内容涉及恒星干涉仪波前倾斜校正和条纹跟踪两个方面的研究：第一，恒星干涉仪中基于高速倾斜镜进行波前倾斜跟踪校正的研究。干涉仪两路光束的波前畸变和相互之间的相对校准误差是造成干涉条纹可见度损失的主要因素之一，大气扰动的存在使得光束波前畸变，在干涉仪子口径与大气相干长度相当时主分量表现为波前倾斜。为满足条纹可见度测定精度的要求，对星光波前进行实时校正必不可少。论文分析计算了大气倾斜的分量和对高速倾斜镜的带宽需求，并着重分析了倾斜镜校正本身的各项误差引起的光程误差，这种光程差是高频的不能发生后才校正，但可以通过增加平移变量并改进校正算法进行事前校正。倾斜镜校正时引起的光程差主要归因于光瞳和倾斜镜面之间的距离以及倾斜镜转动中心的偏差，这一结果对指导光路设计和调试误差控制有重要意义。在实验室搭建了一套实验系统对所需要的带宽和精度进行了验证，基于虚拟软件Labview开发了一套实时控制程序，实现了图像的高速采集和处理，其中倾斜校正的频率达到100Hz，对天校正后的星光平行度可以控制在0.2″以内，满足恒星干涉仪波前倾斜校正的要求。第二，基于通道光谱的条纹跟踪实验研究。因为条纹跟踪精度直接决定了光电探测器上能否采集到干涉条纹，所以在光干涉测量方面条纹跟踪技术是核心技术之一。采用群延迟跟踪能够在宽频带的光源上进行干涉获得更多有用信息，获得较高的信噪比，提高干涉仪极限探测星等，同时也能够提高仪器的使用范围提高观测效率。通过室内模拟研究，首次获得100nm宽带光源的通道光谱干涉条纹。使用Lomb-Scargle(LS周期图法)结合zero-padding算法处理条纹光程差检测的分辨率提高至0.75μm，实现了3μm精度的白光条纹跟踪，在不要求相位的情况下这一结果也初步满足恒星干涉仪对星光平行度的要求。
学科领域	光学工程
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.niaot.ac.cn/handle/114a32/1402
专题	学位论文
作者单位	南京天文光学技术研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	梅蓉. 恒星干涉仪中波前倾斜校正和条纹跟踪方法的研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2017.