液晶双折射滤光器的性能对太阳磁场观测的影响研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 王远方舟
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| 答辩日期 | 2023-07-01 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 金振宇 |
| 关键词 | 液晶双折射滤光器 磁像仪 偏振光学模拟 窄带可调谐滤光器 太阳磁场测量 |
| 学位专业 | 天文技术与方法 |
| 其他题名 | Research on the influence of the performance of liquid crystal birefringent filter for solar magnetic field observations |
| 英文摘要 | 太阳的磁场活动会在较小的空间和时间尺度上体现，对太阳进行高分辨磁 场观测可以研究等离子体、磁场和辐射之间的相互作用机制，构建太阳大气的物 理模型。一种常用的磁场测量方式是对磁敏谱线进行偏振观测，窄带可调谐滤 光器是获得太阳多波长高分辨偏振数据的有利仪器。地基磁场观测设备依靠快 速采集数据来减小湍流的影响，液晶双折射滤光器可以让磁像仪实现快速调制。 NVST 正在开展高分辨磁像仪研制的工作，液晶双折射滤光器是磁像仪的关键部 件。 在利用液晶双折射滤光器进行速度场测量时，出现滤光器扫描的轮廓中心 点在不同视场出现偏移，红蓝翼与理论轮廓不能完全重合的情况。滤光器在不同 的工作光路中也表现出不一样的特性。这些不一致会为磁场测量引入噪声，影响 测量精度。 本文针对液晶 Lyot 型双折射滤光器性能对太阳磁场观测影响的问题，开展 了三个方面的研究工作：分析了 NVST 液晶 Lyot 滤光器的稳定性和均匀性；研 究了 Lyot 型双折射滤光器在不同工作光路中的性能；为 NVST 望远镜设计了基 于液晶 Lyot 型双折射滤光器的磁像仪。这些工作为太阳望远镜选择滤光器的工 作光路提供方案，并推进了 NVST 磁像仪的研制工作。 从上述三个方面出发，本文主要开展以下工作： 1）测试了 NVST 磁像仪选用的液晶 Lyot 滤光器的稳定性和均匀性。对滤光 器的在线测试数据、液晶波片的实验室测试结果进行了细致的分析。并研究了稳 定性和均匀性对滤光器透过率曲线，光谱扫描曲线的影响。 2）利用双折射滤光器的视场效应分析模型和 Zernike 多项式，建立了具有不 同非均匀性的双折射滤光器模型。分析了 Lyot 型双折射滤光器的误差来源，利用 Zernike 多项式模拟了位相差分布为 PV3.7∘ 、PV4.5∘、PV5.7∘、PV7.8∘ 和 PV12.5∘ 的滤光器。分析了具有不同非均匀性的双折射滤光器在不同工作光路中的性能。 当整个滤光器的非均匀性能够控制在 PV6∘ 以内时，远心光路的中心波长偏移量、 旁瓣水平都优于准直光路。对于滤光器的均匀性较差时，例如存在液晶波片响应 不均等情况，非均匀性可能超过 PV6∘，此时需选择准直光路。模拟工作为如何 选择滤光器的工作光路提供了有利的分析数据和方法。 3）分析了 NVST 设计磁像仪的技术难点，设计了基于 Lyot 型双折射滤光器的磁像仪。NVST 磁像仪的技术难点包括：折轴光路带来的时变偏振、望远镜姿 态变化和风载带来的光轴偏移以及湍流的影响等问题。讨论了同步成像系统的 光学特性，滤光器的工作光路等问题，设计了磁像仪的整体结构和工作时序。最后利用 ZEMAX 光学设计软件为磁像仪设计了光路，为推进 NVST 磁像仪的研 制做出贡献。 本文对液晶双折射滤光器的性能研究工作和相应的成果为 NVST 开展的高 分辨观测、速度场测量及磁像仪研制工作提供了明确的依据，对未来大口径太阳 望远镜的高分辨仪器研制提供参考。 |
| 学科主题 | 天文学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 0 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/26413]  |
| 专题 | 天文技术实验室 |
| 作者单位 | 中国科学院云南天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王远方舟. 液晶双折射滤光器的性能对太阳磁场观测的影响研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：云南天文台
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