中国科学院南京天文光学技术研究所机构知识库

高精度光谱探测是天文学研究的重要手段，科学家采用视向速度测量技术通过观测恒星光谱来进行太阳系外行星探测。随着太阳系外行星探测研究的不断深入，对视向速度测量精度的要求日益提高，例如系外类地行星的探测需要视向速度测量精度达到10 cm‧s^-1。

光谱波长定标是高精度视向速度测量中非常重要的一个环节，很大程度上决定了探测的极限。传统定标源（碘盒、钍氩灯等）已不能满足如此高的精度要求，新兴的激光频率梳被普遍认为是最理想的定标源，但目前激光频率梳技术水平还不完全成熟，很难广泛应用于长期的日常天文观测。

兴隆2.16米望远镜上的高分辨光纤光谱仪（216HRS）是我国主要的天文高分辨率光谱探测设备，采用碘盒定标可以实现约6m‧s-1的视向速度测量精度。为提高其观测性能，本研究为216HRS研制一套基于法布里–珀罗标准具（Fabry–Pérot etalon, FPE）的定标光源。为获得满足视向速度测量精度要求的定标谱线，本文围绕着定标光源的研制主要进行了以下三个方面工作：

建立了定标光源仿真模型，确定FPE的技术参数。分析了影响谱线宽度、谱线间隔等性质的因素。通过模拟计算发现，由于多模光纤出射端为面源，以之照射FPE形成的谱线会向蓝端偏移并展宽，从而降低谱线有效精细度。

研究了光纤出射近场分布对FPE谱线的影响。基于仿真模型分析了照明光纤近场分布变化引起的谱线漂移情况，实验中采用八边形光纤结合双光纤扰模器，显著降低了FPE输出谱线由于光源耦合变化和光纤状态变化引起的漂移。

根据定标谱线稳定性所要求的工作环境，进行定标光源仪器的光学、机械结构设计及搭建，并开展了真空–温控实验。照明光束入射角、温度和压强的稳定精度分别需高于0.13 µrad、2×10^-3mbar和0.02℃。入射端免去调整架而使用不锈钢元件基座固定；真空系统已能维持压强变化小于10-5mbar；在外界温度变化低于1℃时，采用循环水恒温方案可使真空罐内的隔热光学元件温度保持稳定在0.012℃以内。在此环境控制条件下预期能实现10 cm‧s^-1的谱线稳定性。