中国巨型太阳望远镜低色散光谱仪通道光学系统设计
文献类型：学位论文
| 作者 | 王鼎钧 |
| 答辩日期 | 2025-07-01 |
| 文献子类 | 电子信息硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 常亮 ; 毕勇 |
| 关键词 | 积分视场光谱仪 图像切分器 高空间分辨率 |
| 学位专业 | 电子信息 |
| 其他题名 | Design of the Optical System for the Chinese Giant Solar Telescope Low-dispersion Spectrograph Channel |
| 英文摘要 | 积分视场光谱仪可以同时获取面源的空间和光谱信息，目前作为一种天文望远镜终端仪器广泛应用于夜天文观测，逐渐在太阳望观测领域使用。国内外很多太阳望远镜诸如GREGOR、DKIST和中国丽江高美谷2.4米望远镜分别使用了光纤微透镜阵列式积分视场光谱仪和像切分器式积分视场光谱仪，得到了高分辨的太阳光谱图像。中国巨型太阳望远镜CGST是我国科学家正在推进的8米口径太阳望远镜，其多通道高分辨观测系统（MHIS）会对光球、低色球、色球、高色球等不同高度的太阳大气动力学结构进行高精度观测。本文对MHIS中的低色散光谱仪通道进行了设计研究，设计了一种像切分器式四缝积分视场光谱仪，将望远镜焦面处50arcsec×20arcsec的矩形视场分割成4个50arcsec×5arcsec子视场，每个子视场通过自己独立的准直和成像系统（F/36-F/25.79）进行光学重组，实现子视场竖直排列及缩焦从而形成赝狭缝，再利用倾斜镜进行扫描到低色散光谱仪中进行色散，最终可以实现同时获得大视场、0.05arcsec高空间分辨率的光谱数据。避免了上百单元、多角度、小尺寸像切分器国内加工工艺问题，为CGST工程化实施提供有效技术支持。本文的主要研究内容如下：首先，介绍了积分视场光谱仪的概念、中国巨型太阳望远镜CGST终端仪器的结构组成和科学目标，分析了积分视场光谱仪在太阳望远镜研究观测领域的重要性，调研国内外应用积分视场光谱仪的太阳望远镜情况并进行总结。阐述了积分视场光谱仪的分类，对光纤阵列、微透镜阵列以及像切分器共三种积分视场单元，棱镜光谱仪、光栅光谱仪以及傅里叶光谱仪的工作原理进行介绍，并结合低色散光谱仪通道的要求目标选择像切分器和光栅光谱仪进行该通道的设计研究。其次，根据设计要求和可行度条件，提出先切分后扫描的方法，进行对像切分器的光学设计仿真，经过像质评价以及公差分析，该像切分器成像质量良好，满足赝狭缝的设计要求，可以通过频率为20Hz的倾斜镜扫描，实现5s内1000arcsec2大视场下0.05arcsec高空间分辨率的光谱数据。最后，根据像切分器生成的赝狭缝尺以及选定光栅和探测器的参数指标，设计了一种离轴三反式光谱仪并通过光楔补偿光轴，通过（F/25.79-F/12.38）的缩焦，最终实现在400-1000 nm波段5120的光谱分辨率，并计算各衍射级次在探测器上的位置关系，提出于混光探测器应用滤光片的办法解决混光问题。最后对该光学系统进行公差分析，良品率大于90%,满足装调要求。 |
| 学科主题 | 天文学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 0 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/28989]  |
| 专题 | 云南天文台_抚仙湖太阳观测站 |
| 作者单位 | 中国科学院云南天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王鼎钧. 中国巨型太阳望远镜低色散光谱仪通道光学系统设计[D]. 北京. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：云南天文台
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