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从大型望远镜向单模光纤高效注入：开启超精密天文学时代
摘要： 光子技术在光谱仪和干涉仪等天文仪器中具有诸多优势，例如体积小巧且功能多样。但由于其工作在衍射极限条件下，这类设备与大型望远镜直接高效耦合向来是个难题。我们证明通过精确控制望远镜的非理想孔径几何形状和残余波前误差，确实可以实现与单模器件的高效耦合。在昴星团日冕极端自适应光学（SCExAO）仪器中构建了光纤注入系统，将近红外（J-H波段）光耦合至位于极端自适应光学系统和孔径渐晕光学元件下游的单模光纤。实验室中，在1550纳米波长下对衍射极限光束实现了理论最大值86%的耦合效率，该效率与斯特列尔比呈线性相关。在1250-1600纳米范围内，耦合效率波动小于30%。初步的天文观测数据显示，在H波段斯特列尔比为60%时，单模光纤耦合效率约达50%，与预期相符。其中84%时段耦合效率超过40%，41%时段超过50%。根据实验室结果推算：当达到极端自适应光学校正水平（H波段斯特列尔比>90%）时，耦合效率可超过67%（接近当前多模光纤的耦合水平）；标准波前校正水平（H波段斯特列尔比>20%）可实现>18%的耦合效率；而当斯特列尔比<20%时，少端口光子灯笼成为更优选择（但需考虑信噪比和像素可用性）。这些成果为天基单模光纤高效耦合指明了路径，可应用于实现无模噪声径向速度测量仪、超长基线光学/近红外干涉仪，或未来仪器设计中更广泛地应用光子技术。
关键词： 仪器设备：干涉仪、高角分辨率仪器、光谱仪、自适应光学系统
更新于2025-09-22 22:52:39
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SPIRou径向速度光谱仪的新型红外法布里-珀罗径向速度参考?？?
摘要： 背景：系外行星研究领域正朝着探测与表征宜居行星的方向发展。这些类地行星可通过凌日测光法或径向速度（RV）技术轻松地在低质量恒星周围发现。后者具有双重优势——由于行星-恒星质量比更理想，给定质量的行星产生的信号更强；且宜居带更靠近恒星。然而晚型恒星主要发射红外（IR）波段辐射，这需要配备红外仪器。 目标：SPIRou是一台能实现这些宏伟科学目标的稳定红外径向速度光谱仪。与其他光谱仪一样，校准和漂移监测对实现高精度至关重要。但红外波段缺乏合适的参考光谱源。我们的目标是构建、测试并最终运行一套基于法布里-珀罗干涉仪的径向速度参考?？?，使其能在SPIRou全波段范围内提供所需光谱信息。 方法：我们将现有的HARPS法布里-珀罗校准器改造为适用于红外波段。完成制造组装后，先在实验室对该FP径向速度?？榻刑匦圆馐裕俳桓吨罶PIRou集成场地。具体测量了系统的精细度、透射率和光谱通量。 结果：实测精细度值F=12.8与理论值完全吻合。峰值总透射率约0.5%，主要受光纤连接器和接口限制。但提供的通量符合SPIRou仪器要求。虽未直接测试系统稳定性，但通过与已运行的HARPS系统对比评估，证明该?？橐辜湮榷ㄐ杂庞?米/秒。 结论：安装至SPIRou后，我们将测试该径向速度参考模块的全光谱特性与稳定性。目标是证明两次校准序列间（通常24小时）所有谱线的线位置与线型稳定性均优于0.3米/秒，从而可用其监测仪器漂移。原则上该系统在更长时间尺度上也具有本征稳定性，因此也可用于校准目的。
关键词： 仪器设备：光谱仪、望远镜；仪器设备：干涉仪；技术方法：径向速度测量法
更新于2025-09-09 09:28:46