光电所在光栅光谱仪像差探测和校正研究中取得进展

  前不久，中国科学院光电所研究团队从理论上分析了波前像差对光栅光谱仪光谱展宽和能量利用率的影响，提出了一种基于双波前传感器自适应光学技术的太阳光栅光谱测量方法。　　

  图1 像差对光栅光谱仪光谱分辨力的影响分析　　　　光栅光谱仪是研究太阳大气爆发基本物理反应过程的重要工具，可用于确定物理反应过程中的热力学参数，如磁场、温度、压强、元素丰度等。作为太阳望远镜后端的重要仪器之一，它是进行太阳活动科学观测和空间天气预报与预测等科学研究和应用研究的有效手段。　　

  图2 Kolmogorov 湍流相位屏对光栅光谱仪光谱轮廓的影响实验研究　　　　然而，基于地基太阳望远镜的光栅光谱仪光谱成像性能受大气湍流引起的动态波前像差和光学系统中静态像差的严重制约，其光谱分辨力、能量利用率受到限制，无法充分发挥大口径地基太阳望远镜本应拥有的高空间分辨力、高光谱分辨力和高集光能力。而传统自适应光学系统集成在望远镜系统之中，只能校正进入光栅光谱仪之前的光束动态波前像差，无法实现全系统像差探测和校正。　　　　基于目前地基太阳望远镜光栅光谱仪的发展现状，结合光电所自适应光学技术优势，光电所研究团队从理论上分析了波前像差对光栅光谱仪光谱展宽和能量利用率的影响，提出了一种基于双波前传感器自适应光学技术的太阳光栅光谱测量方法：通过在光谱仪焦平面上的共轭位置引入一个哈特曼波前传感器，双波前传感器对波前像差进行分级测量，并将两个波前探器探测到的数据进行融合产生相应的校正控制信号，从而实现对整个光学系统中动态波前像差和系统静态像差校正，提高光栅光谱仪的光谱成像性能。仿真和实验结果验证了所提出光谱仪的可行性和有效性。　　　　编辑点评　　　　如图1所示当系统中存在像差时，光谱仪光谱轮廓变宽，光谱功率密度下降。图2展示了针对满足Kolmogorov分布规律的随机像差进行仿真和实验验证部分结果。