王希群 1,2,3,4梁永军 5张军平 5吴佳佳 5[ ... ]金振宇 1,3,4,*
作者单位
摘要
1 中国科学院云南天文台,云南 昆明 650011
2 中国科学院大学,北京 100049
3 云南省太阳物理与空间目标监测重点实验室,云南 昆明 650011
4 云南省应用天文技术工程实验室,云南 昆明 650011
5 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
6 中国科学院国家天文台,北京 100101
7 中国科学院空天信息创新研究院,北京 100049
Lyot滤光器是太阳大气窄带成像观测的关键设备,用于太阳光球磁场测量和太阳色球成像观测。传统Lyot滤光器以波片旋转方式实现谱线扫描观测,谱线扫描速度慢,观测过程中不易消除湍流大气的影响。使用液晶相位可变延迟器替代旋转波片,可大幅提升滤光器谱线扫描速度。针对太阳光球磁场高分辨观测需求,研制了中心波长为5324.19 ?的液晶Lyot滤光器,该滤光器的透过率半宽为0.1 ?,透过波长切换时间小于100 ms。利用太阳光谱仪对该滤光器的谱线透过率轮廓进行了定标,并将其安装在云南天文台抚仙湖一米新真空太阳望远镜(NVST)上进行观测验证,获得了高分辨的太阳光球单色像及光球宁静区视向(LOS)速度场。光谱仪测试和NVST观测结果表明,该滤光器的谱线扫描速度和透过率半宽等参数满足NVST的太阳光球磁场和速度场高分辨率观测要求。
滤光器 液晶 太阳光谱 多波长成像 
光学学报
2023, 43(24): 2423001
王希群 1,2,3,4吕卓 1,2,3,4王远方舟 1,2,3,4付玉 1,3,4[ ... ]金振宇 1,3,4,*
作者单位
摘要
1 中国科学院云南天文台,昆明 650011
2 中国科学院大学,北京 100049
3 云南省太阳物理与空间目标监测重点实验室,昆明 650011
4 云南省应用天文技术工程实验室,昆明 650011
针对地基大口径太阳望远镜的基于里奥滤光器的太阳窄带观测系统存在的频率漂移问题,提出了在线全视场频率漂移测量方法,并在NVST高分辨太阳光球观测实验系统进行了实测验证。实测表明,对全视场的频率漂移测量误差RMS小于0.1 pm。利用该方法测得的系统频率漂移可用于校正磁像仪的全视场频率漂移,提高太阳大气的磁场和速度场测量精度。
频率漂移 滤光器 太阳磁场测量 同步采集 在线测量 多光谱成像 Wavelength drift Filter Measurement of solar magnetic field Synchronous acquisition Online measurement Multispectral imaging 
光子学报
2023, 52(5): 0552207
作者单位
摘要
1 中国科学院云南天文台 天文技术实验室,昆明 650216
2 中国科学院大学,北京 100049
太阳望远镜复杂的观测环境会引起机电型边缘传感器的零点漂移。采用光学探测的方法对边缘传感器进行短周期定标,解决太阳望远镜中传感器零点漂移的问题。为验证光学探测技术对边缘传感器进行短周期定标的可行性,开展了基于点扩散函数的子镜边缘探测研究。利用促动器、边缘传感器以及点扩散函数互相关检测法进行交叉定标实验,其检测精度优于5 nm,并在两镜系统上开展了基于点扩散函数边缘探测的主动控制实验。实验结果表明,该方法的探测精度和探测频率满足对边缘传感器的短周期定标。
太阳望远镜 拼接镜面 边缘探测 光学定标 主动控制 Solar telescope Segmented mirror Edge detection Optical calibration Active control 
光子学报
2022, 51(12): 1211001
作者单位
摘要
1 中国科学院云南天文台 天文技术实验室,昆明 650216
2 中国科学院大学,北京 100049
重力和温度作用会导致结构变形从而引起副镜姿态失调、像质变差等问题,如何获取副镜相对主镜的失调量是进行副镜姿态校正的关键环节。以2 m环形太阳望远镜副镜姿态校正系统为例,研究了基于小视场波前像差测量的副镜姿态校正方法。针对偏心和倾斜存在耦合,而在小视场中无法通过多视场的波前像差探测实现解耦的问题,分析了采用正则因子约束低灵敏度失调量和直接约束低灵敏度失调量两种方法的校正效果。提出了正则因子对失调量约束的两种实施方案:基于稳定0点位置的失调量调整和相对位置的失调量调整。根据失调量校正的灵敏度矩阵模型、波前探测系统的测量精度以及六杆机构的执行误差,分别从像质补偿效果、失调量求解精度和累积误差三个方面对不同的校正方法进行了仿真研究。仿真结果表明,以一定的正则因子对失调量基于稳定0点位置进行整体约束的校正方案,失调量的求解和系统的像质改善均能取得较好效果,该方法能够将波面均方根误差从0.495 9λ改善到0.006 2λ,且不会在连续的调整过程中引入较大的累积误差,该方案更适用于基于小视场像差测量的副镜姿态校正系统。
太阳望远镜 副镜校正 像差探测 失调量 耦合 Solar telescope Secondary mirror alignment Aberration detection Misalignment Coupling 
光子学报
2022, 51(6): 0612004
作者单位
摘要
1 中国科学院云南天文台, 云南 昆明 650216
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对中国巨型太阳望远镜(CGST)主副镜的对准需求,提出了基于激光干涉测距的激光桁架主动对准方法。首先总体介绍CGST激光桁架测量系统的光学结构和测量原理;然后建立激光桁架运动学模型和主动对准光学模型并讨论系统的误差传播特性;接着通过大气光学模型来讨论温度场和局地大气湍流对该主动对准方法的影响。运动分析与光学建模结果表明,在可见光波段,当激光桁架的测距误差在5 μm以内、环境温度梯度小于0.381 K/m时,由对准误差引起的波前均方根优于λ/10。另外,在Kolmogorov湍流和典型昼间近地面湍流的条件下,大气湍流并不会严重降低激光桁架测量的灵敏度。由此可知,所提方法能够满足CGST副镜主动对准的需求。
成像系统 太阳望远镜 主动对准 激光测量 系统建模 像差分析 
光学学报
2022, 42(12): 1211002
作者单位
摘要
1 中国科学院云南天文台, 云南 昆明 650216
2 中国科学院大学, 北京 100049
大口径太阳望远镜中常用波片来进行偏振定标和偏振测量,为了对这类波片的延迟量和方位角进行准确测量,提出一种基于双光束检偏的波片测量系统,建立了该系统对应的数学模型。测量系统中检偏器的方位角可作为参数进行拟合,克服了单光束测量系统中检偏器方位角误差的影响;同时,根据测量系统的结构,对待测波片的延迟量范围进行分析,实现了对偏振定标和偏振测量中所使用波片的精确测量。分析了测量系统误差的主要来源,包括光源光强噪声、电机定位误差和探测器非线性响应,并对探测器非线性响应进行了校正。该方法测量1/4波片和127°波片的延迟量和方位角误差小于0.02°,测量27°~145°和215°~333°范围波片样品的延迟量和方位角误差小于0.05°。
测量 波片 延迟量 双光束检偏 非线性响应 
光学学报
2020, 40(9): 0912002
郭泰 1,4,5,*戴懿纯 1,4,*杨德华 3王斌 1,4,5金振宇 1,2,4,*
作者单位
摘要
1 中国科学院云南天文台, 云南 昆明 650216
2 云南省应用天文技术工程实验室, 云南 昆明 650216
3 南京航空航天大学, 江苏 南京 211106
4 中国科学院天文大科学研究中心, 北京 100012
5 中国科学院大学, 北京 100049
建立了8 m环形拼接太阳望远镜(8-m-RST)的主镜控制系统的数字控制器模型。通过提取系统模型的频率特性参数,获得了采样周期、相对稳定性、积分增益与控制带宽之间的关系。引入脉动风干扰模型,通过仿真验证了主镜系统在平均风速较低的脉动风扰动影响下的性能。研究结果表明,8-m-RST的主镜控制系统稳定且控制带宽满足0.2 Hz的设计要求,能有效抑制2 m/s平均风速的干扰,对8-m-RST结构设计的改进、倾斜传感器和控制器的设计都有重要的参考价值。
光学设计 主动光学 拼接镜面 中国巨型太阳望远镜 频率特性 系统建模 
光学学报
2018, 38(11): 1122001
作者单位
摘要
1 昆明理工大学 信息工程与自动化学院, 云南 昆明 650051
2 中国科学院云南天文台, 云南 昆明 650011
幸运成像技术是一种相对简单的事后图像处理技术, 主要是对短曝光图像进行像质评价, 之后选取出高质量图像进行配准、叠加来复原出高分辨率目标图像。根据幸运成像技术的理论算法, 提出了一种适用于地基2.4m大口径望远镜的幸运成像技术方案和GPU局部加速算法流程。使用该方案拍摄的短曝光图像进行幸运成像, 获得了间距为0.3″的双星高分辨率图像。在选图过程中利用GPU设备进行并行计算, 探讨了加速幸运成像算法的可行性以及计算瓶颈的问题。实验结果表明, 在近红外条件下, 2m级大口径望远镜所拍摄的图像, 可以使用幸运成像算法重建出高分辨率的图像, 其FWHM约0.2″; GPU设备能够实现幸运成像算法的加速, 并提高整个算法的效率。
幸运成像 大口径 高分辨率 算法加速 双星 lucky imaging large aperture high-resolution algorithm acceleration binary star 
光学技术
2018, 44(5): 542
王瑞 1,2徐稚 1陈宇超 1,2金振宇 1[ ... ]季凯帆 1,*
作者单位
摘要
1 中国科学院云南天文台, 云南 昆明 650216
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了实现新真空太阳望远镜(NVST)多波段图像0.1″精度的视场匹配,提出了针孔光阑视场定标的方法,并在NVST光球[TiO(705.8 nm)]通道和色球[Hα(656.28 nm)]通道上进行了实验分析。采用11×11点阵的针孔阵列光阑,对两通道视场之间的旋转、放缩和平移关系进行了定标。通过仿射变换实现两通道太阳图像的高精度视场匹配,精度可达0.031″。虽然匹配残差在整个视场内(约为2')存在不均匀性,视场边缘最大残差为0.076″。定标参数的数值会随着光学平台位置的变化而改变,造成了0.05″的视场匹配差异,但这些匹配差异都在分辨率要求的精度之内。对TiO通道和Hα通道实测数据的分析也证明了上述方法的精度估计。
成像系统 地基太阳望远镜 图像匹配 针孔光阑 太阳观测 
光学学报
2018, 38(1): 0111002
作者单位
摘要
1 中国科学院云南天文台, 云南 昆明 650216
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
多层共轭自适应光学(MCAO)等技术可以有效改善湍流大气的干扰。为了MCAO的设计和性能优化,需要对址点的大气湍流轮廓线进行测量。基于面源目标像相对运动方差或协方差统计反演的湍流轮廓线测量方法得到的反演线性方程组需要通过离散化获得,离散化误差导致观测视场不能太大。较小的视场使方程数目受限,导致湍流轮廓线反演结果受运动方差或协方差测量误差的影响。以PML方法为研究实例,提出了分层积分系数矩阵方法,该方法可以显著改善离散化误差,大幅增加观测视场范围,降低协方差误差对测量结果的影响,提高湍流轮廓线的反演精度。数值模拟结果表明,基于分层积分系数矩阵的PML方法的视场可达到400″,测量误差也可大幅度降低。
大气光学 湍流轮廓线 离散化 反演 系数矩阵 
中国激光
2018, 45(8): 0804003

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