唐靓 1,2,*叶慧琪 1,2郝志博 1,2肖东 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所,南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室 南京天文光学技术研究所,南京 210042
3 中国科学院大学,北京 100049
为明确输入光纤及其定位误差对光纤离轴抛物面反射准直器出射光准直特性的影响,采用光线追迹法,针对不同光纤的实测输出,进行仿真研究。结果表明,同样的准直器参数下,输入光纤纤径越粗,对旋转定位误差越敏感,输入光纤纤径越细,对位移定位误差越敏感。相同的反射焦距下,大离轴角、短母焦距准直器下出射光束指向更稳定;小离轴角、长母焦距准直器下出射光束的角度能量分布更稳定。研究结果为高精度法布里-珀罗定标源等角度能量分布敏感光学系统中的准直器参数设计和光机结构稳定性要求提供了参考。
光纤组件 准直 光谱仪 天文光学 天文光子学 Fiber optics components Collimation Spectrographs Astronomical optics Astrophotonics 
光子学报
2023, 52(5): 0552216
刘桐君 1,2,3叶慧琪 1,2唐靓 1,2郝志博 1,2[ ... ]肖东 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所,南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所),南京 210042
3 中国科学院大学,北京 100049
基于多普勒效应的视向速度法是探测太阳系外行星的重要方法,探测类地岩石行星需要至少10 cm/s的长期测量精度,这对波长定标技术提出了较高的要求。自2008年锁模激光器天文光梳系统在天文台光谱仪上进行波长定标测试以来,高精度波长定标技术得到了飞速发展,并在之后几年相继出现了使用连续光法布里珀罗标准具、电光调制天文光梳、微腔天文光梳等进行波长定标测试的报道。这些技术所实现的定标精度已经超越上一代基于气体吸收池或空心阴极灯的定标精度,并具有支持10 cm/s或更高长期定标精度的潜力。本文总结了这几种技术的现状并对其未来发展做了展望。
多普勒视向速度法 波长定标 天文光梳 法布里珀罗标准具 系外行星探测 Doppler radial velocity Wavelength calibration Astro-comb Fabry-Perot etalon Exoplanets detection 
光子学报
2023, 52(5): 0552203
作者单位
摘要
1 复旦大学大数据学院, 上海 200433
2 哈尔滨工程大学信息与通信工程学院, 黑龙江哈尔滨 150001
基于大数据分析模型的风险度量和控制方法研究变得越来越重要, 而风险度量模型的后验分析研究能够保障和检验所用分析技术在实际数据分析中的有效性。边际期望损失 (MES)作为度量个体对系统性风险的边际贡献的重要工具, 其后验分析也是一个值得关注的问题。本文将 C. Acerbi等提出的关于 ES的后验分析方法进行二维变量下的延伸, 提出 2个新的对于 MES的统计量。模拟实验的结果表明, 在原假设分布和备择假设分布相差相对较小的情况下, 2个统计量的统计功效均大于 D. Banulescu等采用的统计量。实证分析的结果也表明, 对于同样的预测结果, 文中新提出的统计量在原假设的接受程度上相对更为谨慎。该方法对于大数据模型算法的后验分析具有一定的理论借鉴意义。
后验算法分析 统计功效 边际期望损失 系统性风险 algorithm backtesting statistical power Marginal Expected Shortfall systemic risk 
太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(12): 1277
王瑞 1,2,3韩建 1,2,*肖东 1,2叶慧琪 1,2[ ... ]郝志博 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所,江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室,江苏 南京 210042
3 中国科学院大学,北京 100049
共相光栅拼接技术是目前研制米级大尺寸阶梯光栅的重要手段,位移误差调整精度对光栅的拼接精度有决定性影响。为消除拼接光栅中的周期性位移误差,实现大尺寸阶梯光栅的共相拼接,从理论出发分析了位移误差对拼接光栅点扩散函数的具体影响,并基于干涉测量原理,提出了一种基于迈克耳孙干涉系统,利用白光和双波长测量技术相结合的光栅拼接位移误差检测调整方法。通过对比不同调整量下干涉条纹位移变化的模拟计算结果与纳米位移平台实验结果,分析了傅里叶分析算法的计算精度,进而实现了位移误差的精确调整。实验计算结果表明,白光双波长测量技术实现的拼接光栅位移误差Δz小于6 nm,可满足大尺寸拼接光栅的共相检测要求。
测量 拼接光栅 共相调整 纵向位移误差 调整精度 
光学学报
2022, 42(18): 1812006
郝志博 1,2,3叶慧琪 1,2,*唐靓 1,2郝俊 1,2,3[ ... ]肖东 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所), 江苏 南京 210042
3 中国科学院大学, 北京100049

用于天文高分辨光谱波长定标的法布里-珀罗标准具(FPE)具有宽波长覆盖与密集透过峰序列的光谱,有望实现比传统定标源更高的波长定标精度。然而FPE透过峰波长是未知的,这为定标带来了挑战。本研究在不借助额外精密测量设备(如傅里叶变换光谱仪)情况下,使用天文高分辨光谱仪常规定标源钍氩灯(ThAr)为FPE提供波长信息,再利用FPE密集的透过峰序列以及电介质反射膜穿透深度与波长关系的平滑性质,修正波长信息中的误差,得到FPE透过峰精确的波长并完成波长定标。在兴隆2.16 m望远镜高分辨光纤光谱仪上的定标测试显示,FPE的波长定标精度达到0.053 pm,相比单独使用ThAr的波长定标精度(0.290 pm)有显著的提高。

测量 光谱仪 波长定标 法布里-珀罗标准具 视向速度 天文光学 
光学学报
2022, 42(1): 0112002
作者单位
摘要
中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
光子晶体光纤已经被广泛应用于由飞秒脉冲激光源产生超连续光谱。 当激光源的重复频率较低时, 由光子晶体光纤产生的超连续光谱随时间的变化过程较为缓慢, 通常不被注意到。 而在天文光谱仪定标等应用中, 需要使用GHz至几十GHz量级的高重复频率激光源。 此时, 可观察到光子晶体光纤的超连续光谱产生性能在有限时间内产生显著的退化。 在1 040 nm飞秒激光泵浦条件下, 通过测试三种不同气孔占空比的光子晶体光纤的超连续光谱产生性能演化, 发现超连续光谱的退化进程随光纤气孔占空比的增大而加速。 观察发生光谱退化后的光子晶体光纤样品, 发现在光纤上超连续光被产生的区段出现多个不同颜色的亮点, 呈现有方向性的光泄露现象。 针对光泄露现象, 通过测量光纤的吸收光谱线, 证实了实验中超连续光谱退化的主因并非是光纤熔融石英材料中大量非桥氧色心产生。 针对光泄露具有方向性这一特征, 提出了经由多光子吸收作用在光纤纤芯中形成长周期光栅的理论。 为探究影响光子晶体光纤超连续光谱产生性能的退化的因素, 以达到光谱退化抑制的目的, 首先通过改变了光纤的拉锥参数, 期望增强光纤熔融石英材料的光子耐受性。 实验结果证实了该方法的有效性较为有限。 其次, 从保持激光源的平均功率, 降低激光脉冲的峰值功率和保持激光脉冲的峰值功率, 降低激光源平均功率两个方面入手, 对激光源进行调制。 实验结果证明, 光纤单位时间内接受的高峰值功率脉冲总量是影响其超连续光谱产生性能的最重要因素。 在天文光谱仪定标的应用中, 对超连续光谱光功率的需求并不高, 使用斩波器降低光子晶体光纤入射光的平均功率是减缓超连续光谱产生性能退化过程的有效且简单可行的方法。
光子晶体光纤 飞秒脉冲激光 超连续光谱产生 光谱演化 Photonic crystal fibers Femtosecond pulse lasers Supercontinuum generation Spectral evolution 
光谱学与光谱分析
2021, 41(11): 3588
韩建 1,2,*姜明达 1,2张凯 1,2肖东 1,2朱永田 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所), 江苏 南京 210042
阶梯光栅共相拼接技术是实现增大光栅尺寸、进一步提高天文光谱分辨率(天文光谱分辨率R>10 5)的关键。为了提高中阶梯拼接光栅的调整角度精度,本文基于干涉条纹傅里叶分析,提出了一种干涉条纹空间载频频率的九像素平均算法;然后结合干涉条纹光栅拼接技术,模拟了不同角度偏差下的条纹变化及其相应的傅里叶分析角度计算,在实验上实现了对系统角度调整系数的标定以及对傅里叶算法计算的调整偏角精度的分析,获得了拼接光栅调整系统中角度最大计算误差精度小于0.4 μrad的结果,为天文上应用的大尺寸拼接光栅的共相调节提供了理论支持。
相干光学 拼接光栅 傅里叶变换 共相调节 调整精度 
中国激光
2021, 48(3): 0311001
叶慧琪 1,2,*黄凯 3肖东 1,2张凯 1,2[ ... ]魏儒义 4
作者单位
摘要
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所), 江苏 南京 210042
3 南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所, 天津 300350
4 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
照明的不稳定性会引起视向速度测量误差,从而严重限制仪器精度的提高。光纤扰模是提高仪器照明稳定性的有效途径之一。为了给现有高精度色散光谱仪升级及新型高精度视向速度仪器设计提供可靠的实验参考,对单根圆形光纤、单根八边形光纤、圆形-八边形-圆形光纤串接系统、双圆形光纤扰模系统、圆形-八边形混合双光纤扰模系统和双八边形光纤扰模系统的近场和远场扰模性能进行详细的实验研究。实验结果显示:单根八边形光纤较单根圆形光纤具有更好的近场扰模性能,双光纤扰模技术可以有效改善近场和远场扰模性能,双八边形光纤扰模系统能同时具有良好的近场和远场扰模性能。实验研究了球透镜和双透镜两种双光纤扰模系统,球透镜系统通光效率约为55%,双透镜系统通光效率约为80%。
光纤光学 视向速度 扰模性能 高色散光谱仪 照明稳定性 
光学学报
2020, 40(6): 0606001
吴元杰 1,2叶慧琪 1,2韩建 1,2肖东 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所), 江苏 南京 210042
利用光谱展宽演化监测系统,观察光纤出射光的偏振消光比与光谱展宽的相关性。通过测量、比较和分析三根拉锥光子晶体光纤的寿命,可知光纤纤芯中存在对抽运光的四光子吸收过程,验证了拉锥光子晶体光纤光谱展宽性能退化是由光纤纤芯中多光子吸收效应产生的色心缺陷导致的。提出改用低光子能量的光源以大幅减缓多光子吸收效应的方案,并通过实验证实了使用1040 nm波长的抽运光可以有效延长拉锥光子晶体光纤的光谱展宽寿命。
光纤光学 光子晶体光纤 飞秒脉冲激光 光谱演化 多光子吸收 
光学学报
2019, 39(11): 1106006
陈平 1黄凯 1叶慧琪 2,3,*韩建 2,3[ ... ]肖东 2,3
作者单位
摘要
1 南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所, 天津 300350
2 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
3 中国科学院天文光学技术重点实验室, 江苏 南京 210042
在高精度视向速度测量系统中,圆形光纤逐渐被多边形光纤替代,结合多边形光纤、透镜和圆形光纤的扰模方案也被陆续提出。通过光线追迹的方法,对圆形、八边形截面的两种光纤以及基于这两种光纤的双光纤扰模器的扰模性能进行了模拟分析。模拟结果表明:虽然圆形光纤有较好的远、近场角向扰模,但是径向扰模效果不佳;八边形光纤的近场径向和角向扰模性能均较优,但远场扰模与圆形光纤没有明显差异;双光纤扰模器能有效提高光纤扰模性能,而使用了八边形光纤的双光纤扰模器的远、近场扰模性能均较优。
光纤光学 视向速度测量 扰模特性 光线追迹 谱线漂移 
光学学报
2019, 39(5): 0506005

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