天文光谱仪缝前系统结构研究

Spectral measurement is one of the most important observation method in modern astronomy. As people’s enthusiasm towards extrasolar planet rises, an increasing number of telescopes equipped with spectrum observation are deployed. As the observation accuracy rises, with spectrograph high performance index are in need. The distinguish ability stability and efficiency are most important technical index. Higher efficiency means larger possibility to detect darker star magnitude, while stabilization is necessary to high precision observation. spectrograph increase its stabilization through precision control of pneumatic and temperature. In small telescope，Starlight are to guide into spectrograph by pre-slit system, which is combined with optical fiber and other substructure。While starlight passes through pre-slit system，the loss is inevitable and decreasing it is significant to improving global efficiency of telescope and spectrograph. The telescope’s schedule is usually tight in China, which means that cycle of engineering installation for spectrograph is short and time is limited for a testing research. This project is aimed at improving the efficiency of telescope’s pre-slit system and retaining the stabilization of the structure, improving signal to noise ratio of spectrograph in the meantime. Main direction of studying are coupling of starlight and optical fiber, fiber coupling and long-term stability of mechanical structure. Research findings can improve on technological level and as a technological reserve for new telescope spectrograph.

光谱测量是现代天文学的重要观测手段，越来越多的天文望远镜开始使用先进光谱观测技术。随着观测精度的提高，光谱仪的各项性能指标要求不断提高。光谱仪的分辨率、稳定性和效率都是重要的技术指标。高分辨率意味着观测精度的提高，高效率意味着望远镜可以探测更暗的星等，稳定性更是高精度探测必不可少的要求。光谱仪本体通过隔振以及精密温度、气压控制等手段提高稳定性。中小望远镜星光一般通过光纤导入光谱仪本体，导入部分称为缝前系统。星光通过缝前系统时会有相应损失，减少损失对提高望远镜和光谱仪整体效率有重要意义。望远镜观测时间紧张，光谱仪安装周期短，难有充裕时间对缝前系统进行全面测试研究。本项目主要研究目标是提高望远镜缝前系统通光效率，同时保证结构长期稳定，提高仪器信噪比。主要研究方向是星光与光纤耦合、光纤快速连接，焦面引导机械结构长期稳定性。项目研究成果可以进一步提高现有仪器的技术水平并为今后新研仪器做技术储备。

光谱测量是现代天文学的重要观测手段，随着观测精度的提高，光谱仪的各项性能指标要求不断提高。光谱仪的分辨率、稳定性和效率都是重要的技术指标。高分辨率意味着观测精度的提高，高效率意味着望远镜可以探测更暗的星等，稳定性更是高精度探测必不可少的要求。望远镜星光导入光谱仪本体前的部分称为缝前系统。星光通过缝前系统时会有相应损失，减少损失对提高望远镜和光谱仪整体效率有重要意义。项目主要研究目标是提高望远镜缝前系统通光效率，保证结构长期稳定，提高仪器信噪比。主要研究方向是星光与光谱仪仪的耦合剂焦面引导机构的长期稳定性。项目研究成果可以进一步提高现有仪器的技术水平并为今后新研仪器做技术储备。.在项目进行阶段，主要完成了一个典型中小望远镜卡焦接口的定量分析。包括理论分析、ansys仿真及实际测试，利用有限元模型在重力场和温度场下对整个接口结构仿真分析，根据仿真结果确定45°反射镜镜面相对于原位置的转角、光纤端面相对于原来位置的转角由此确定以下两个参数：.1）确定在卡焦接口转动至不同角度时光纤端面的入射光线相对于正入射时的角度偏移量；.2）确定入射光斑相对于理想入射光斑的位移量。.项目还进行光纤传输效率的测试实验，测量入射角度的变化对光纤传输效率的影响，测.量光斑位移对光纤传输效率影响。根据实验结果总结卡焦接口结构运动过程中由于重力弯沉和温度变化对光纤传输效率的影响。.项目还结合一台4米级望远镜光谱仪的缝前系统，对消旋机构和光谱仪平台布局的研究。完成了4米光谱仪的耐焦平台和消旋机构主体部件理论分析研究，通过优化研制了高精度消旋系统和高稳定性耐焦平台。.项目共申请专利两项（其中一项已授权）发表中文核心期刊论文一篇。项目进行期间共指导硕士研究生四名，已毕业两名。