中国科学院南京天文光学技术研究所机构知识库

伴随着天文事业的发展，天文学家对分辨率的要求越来越高。天文光干涉技术是当今最先进的天文观测技术之一，也是当前天体测量精度最高、成像分辨率最高的天文探测手段。目前，国际上已建成如VLTI、CHARA以及NPOI等多个长基线光干涉阵列，而国内尚无已建成的用于天文观测的长基线光干涉阵列。南京天文光学技术研究所在国家自然科学基金委重大科研仪器研制项目以及科技部重点研发计划的支持下，正于中国科学院紫金山天文台盱眙观测站建设我国首个用于天文观测的长基线光干涉阵列，最长基线为100米，其对于国内天文观测技术的发展具有十分重大的意义。

该长基线光干涉阵列由3台600mm口径望远镜、真空管道、大行程光学延迟线以及多个终端光学子系统组成，来自望远镜收集的星光必须通过多个终端光学子系统的检测与校正才能得到稳定的干涉条纹，实现高精度天体测量。本论文的研究工作将为在建的长基线光干涉阵列中的多项终端子系统建设提供关键技术支持，同时原理样机的研制将为长基线光干涉阵列相关技术的发展提供一个可靠的实验平台。

本论文对长基线光干涉阵列的终端关键技术以及干涉阵列原理样机系统展开研究，主要研究内容分为如下几个部分：
（1）对于国内首个用于天文观测的长基线光干涉阵列，根据实际的观测方式，指明了对干涉阵列终端的需求，为后续对各项子系统中的关键技术研究指明了方向。本文在面向天体测量和干涉成像两种观测方式的测量需求，结合在建的干涉阵列的实际情况，建立了终端光学系统的配置架构。
（2）对干涉阵列终端中的核心子系统：条纹跟踪子系统，提出了基于空间调制通道光谱的条纹跟踪技术。通过原理分析、仿真分析以及实验研究，分别论证了条纹跟踪技术中的群延迟跟踪以及相位检测两部分核心技术的可行性与可靠性，进一步提出了将两者结合的条纹跟踪运行逻辑，表明了基于空间调制通道光谱的条纹跟踪技术能够在实现1/18波长精度相位检测的同时，通过0.75μm精度的群延迟跟踪确保相位检测的有效性并兼顾大动态检测范围，使条纹跟踪系统能够快速捕获干涉条纹。
（3）对干涉阵列终端中的关键技术：闭合相位测量技术与星光波前校正技术展开了理论与实验研究。提出了基于时域光程调制的闭合相位测量方法，通过仿真与实验研究验证了其可行性与可靠性，实现了优于2%的闭合相位提取精度。同时与基于非冗余空间调制的闭合相位提取方法相比较，阐述了各自的技术优势，为今后闭合相位技术的发展提供了技术支持与发展方向。另一方面，从原理与实验两方面论证了星光波前倾斜校正技术的可行性，实验校正误差RMS值为2角秒。进一步分析了与实际应用需求之间的差距及其原因，同时从软硬件两方面提出了星光波前倾斜技术的改进方案。
（4）面向国内首个在建的用于天文观测的长基线光干涉阵列，搭建了一套可用于天文实测的原理样机系统。原理样机系统中包含了光干涉阵列中需要用于天体测量的关键子系统，完成了系统的实际、搭建并成功实现了对天观测，捕获了目标天体的干涉条纹，进一步验证了在建长基线光干涉阵列关键技术方案的可行性与可靠性，同时为干涉阵列相关技术的进一步发展提供了一个成熟有效的实验平台。

本研究对在建的长基线光干涉阵列，以及未来可能建设的更大规模光干涉阵列终端以及设计与建设有着极大的参考与使用价值。目前国内尚无已建成的用于天文观测的光干涉阵列，对此展开实际对天观测研究亦是十分有必要的。该研究对天文光干涉阵列终端仪器关键技术的发展，进一步实验研究以及进一步对天观测实验都有着重要的意义，同时为长基线光干涉阵列实现微角秒级天体测量能力以及毫角秒级成像观测能力提供有力的技术支持。