阵列光纤定位方法及检测

发布时间：2020-08-05 10:31

【摘要】：积分视场光谱分析已经成为现代天文物理观测的一项重要技术,通过对采样到的天文光谱进行分析,可以得到关于天体各种特性的丰富信息。积分视场单元(IFU)作为天体三维观测技术的重要器件,能够得到二维焦平面上的三维光谱信息,并且可以同时进行图像采集和光谱采集。目前比较常见的IFU结构为微透镜阵列加阵列光纤的组合,阵列光纤作为IFU上的光传输媒介,直接关系到其性能表现的好坏。因此对阵列光纤进行加工处理以及性能测评是IFU制作工艺中不可或缺的几个重要环节。本文围绕如何在不影响阵列光纤性能的情况下,将其精准定位。并对定位完毕的光纤进行定位精准度和光纤性能的检测。本文以阶跃型多模光纤传输光波导理论为前提,通过对IFU模型进行分析,并结合焦比退化理论,阐述了与光纤出射光斑相关的几个参数。从而为阵列光纤定位加工提出了要求和目标,并提供了理论依据。针对阵列光纤需要在IFU微透镜端和赝狭缝端两端进行加工,分别讨论了其加工方式。在微透镜端选取了微孔板排列法。在赝狭缝端选取了石英V槽定位方法,提出了光纤错位双排狭缝的排列方式,并对定位好的光纤进行了整体抛磨。然后对准并粘合了石英微孔基板和微透镜阵列。成功完成了对阵列光纤的精准定位。对光纤效率、光纤整体焦比进行了检测。在未装上微透镜阵列之前,光纤整体效率在86%~91%之间,其有效值(用均方根RMS计算得出)为88.7%,达到了望远镜正常工作的指标;在安装上微透镜阵列之后,其出射效率有效值下降了2.7%,但考虑到微透镜反向打光会增大光纤出射角度降低效率,其性能也足以达到正常工作的标准;用光斑标线法测得两个赝狭缝端的出射焦比F/#_(out1)=7.32、F/#_(out2)=7.23,线性度均为R~2=0.999;用光斑图像整体处理法测得2号赝狭缝端出射焦比F/#_(out2)=6.94,线性度为R~2=0.997。两种方法测量结果均显示IFU出射焦比退化能够达到正常工作需求。对光纤排列精度进行了检测,用CCD拍出光纤整体图像再利用图像处理的方法计算出每个光纤的坐标,并用均方根(RMS)代表光斑偏移量的有效值。实验测得的RMS值均不大于5μm,达到了FASOT望远镜的正常工作指标范围。故根据结果可以定论IFU阵列光纤排列精度达到了IFU正常使用需求。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P111;TN929.11
【图文】：

图 1.1 不同波长下的太阳耀斑图像，我国大力发展光谱巡天领域的研究，目前水平已经位于世界前大天区面积多目标光纤光谱望远镜(Large Sky Area Multiic Telescope, LAMOST)，又称郭守敬望远镜，图 1.2 为 LAMOST界上获取光谱效率最高的望远镜，为了配合其大视场兼大口径置了 4000 根天文光纤，并以此作为传光介质。通过“可控式光纤实现双回转光纤定位单元方案，指向一个个独立的星体，从而将谱仪中，然后得到其光谱[23-25]，图 1.3 为 LAMOST 望远镜焦面LAMOST 望远镜中，每根光纤对应的是独立的星体，且由于分对不同距离、尺寸和形态的星系进行进一步细致的观测。因此，分组成以及演化过程，需要有一个能同时观测三维光谱(二维空测能力的天文观测器件，即积分视场单元(Integrated Field Unit

图 1.1 不同波长下的太阳耀斑图像国大力发展光谱巡天领域的研究，目前水平已经位于世天区面积多目标光纤光谱望远镜(Large Sky Area Mlescope, LAMOST)，又称郭守敬望远镜，图 1.2 为 LAM获取光谱效率最高的望远镜，为了配合其大视场兼大 4000 根天文光纤，并以此作为传光介质。通过“可控式双回转光纤定位单元方案，指向一个个独立的星体，从中，然后得到其光谱[23-25]，图 1.3 为 LAMOST 望远镜OST 望远镜中，每根光纤对应的是独立的星体，且由同距离、尺寸和形态的星系进行进一步细致的观测。因成以及演化过程，需要有一个能同时观测三维光谱(二力的天文观测器件，即积分视场单元(Integrated Field

图 1.3 LAMOST 望远镜焦面视场单元的发展及国内外现状关于恒星各种特性最丰富的信息。光谱仪是获得光谱解为由各种波长单色光组成的光谱。而积分视场光谱)能同时提供扩展 2D 场上每个空间样本的光谱，如图意图(该图引用自 SDSS DR16 数据发布官网)。

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本文编号：2781422