中国成功研制高采样效率积分视场光谱仪

中国科学院云南天文台团组钟悦高级工程师牵头承担的中科院院级科研仪器设备研制项目高采样效率积分视场光谱仪通过技术测试验收。

对于太阳光谱的观测，传统滤光器等成像观测模式，可实现对观测目标全局性观测，但需要波长扫描来获取谱线轮廓从而得到观测区域准确的物理参量数据。 而传统光谱仪狭缝观测模式，可以获得一维空间（狭缝）和谱线轮廓，但要对垂直于狭缝方向进行空间扫描来获得平面数据。 两种方式很难适合对爆发活动的磁场和其它物理量进行高时间分辨率的精确观测。

如果利用积分视场单元对观测目标进行图像分割，讯号经过光纤传输，在讯号出射端光纤编织成一系列赝狭缝，将它们耦合进光谱仪进行色散，通过积分视场单元输入和输出端光纤对应关系以及光谱讯号就能同时获得观测目标的平图像和单一光谱，为实现高时间分辨率的精确观测提供基础。

然而，积分视场单元技术的使用也有其一定的缺陷，一般来说，一个连续分布的平面包含大量的空间点，因此会面临如何解决光纤数量以及赝狭缝数目很多的问题。 传统光谱仪一般只有一条狭缝，因此要对平面包含大量采样点全部进行色散需要大量的光谱仪。 另一方面，对一些相对简单的磁场测量，如太阳大气单一层次磁场的测量，人们只需要测量一条磁敏谱线及其邻近连续谱的斯托克斯光谱（Stokes spectrum），因此所需色散的光谱范围很窄。

针对上述情形，利用多狭缝结合窄带滤光片使用，实现一台光谱仪对七个狭缝同时进行色散，从而大大增加一台光谱仪可容纳的空间采样点，且7个狭缝色散后相邻狭缝光谱之间无叠加串扰;同时再结合受探测器靶面大小的制约而采用每条狭缝上下分段方案，进一步将光谱仪空间采样点提高一倍， 从而实现一台光谱仪可以同时对数千根光纤（空间采样点）进行色散。 由此大大提高积分视场光谱仪的空间采样效率，从而为积分视场单元进一步利用到天文望远镜提供了重要的技术保障。

该台光谱仪目前安装在中国科学院云南天文台丽江天文观测站的光纤阵列太阳光学望远镜。【图、文：节录自中国科学院云南天文台网页;新闻信息由林景明提供】

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