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 210042
3 中国科学院大学，北京 100049
为实现各类暂现源及暗弱目标的宽波段、高效率光谱后随观测，以1.9 m光学望远镜为例，设计了一种基于Faint Object Spectrograph and Camera型的双通道中低色散光谱仪，可实现三种光谱分辨率（R=500、2 000和5 500），工作波段覆盖紫外-近红外（310~1 000 nm）。根据光栅方程和光谱分辨率等各项指标，确定光谱仪的初始结构参数，针对光谱仪在全波段的高效率需求以及仪器随动的包络限制，确定光学系统采用双通道设计并近似对称分布：准直系统采用了不同于传统Faint Object Spectrograph and Camera型光谱仪的折反射式系统，在提高了系统效率的同时压缩了空间。色散系统根据直视棱栅的不同工艺，通过棱镜材料和角度的调整对工作波段的光栅效率进行优化并得到8种棱栅参数；红蓝通道相机系统在设计过程中优化选取光学材料，同时结合二次非球面和单透镜的主动调焦补偿，实现大动态温度范围（-30 ℃~20 ℃）全视场（φ16°）最大弥散斑半径均方根小于5 的优良像质。该系统结构紧凑、分布对称，设计结果满足各项指标，光谱仪全波段峰值效率优于60%，最低效率优于20%，具有较高的可实现性。基于曲面芯片工艺，以红通道为例，简化的相机系统至少可提高整体光谱效率约4%，可以为未来光谱仪相机系统的设计提供参考。
棱栅 天文光谱仪 中低色散 体位相全息光栅 曲面探测器 紫外 Grism Astronomical spectrograph Medium-Low dispersion Volume phase holographic grating Curved detector Ultraviolet
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
在天文光纤光谱仪中，阶跃型圆柱多模光纤的出射场在有些情况下会变成环形分布的光斑而不是具有高斯分布的圆形光斑，这将对天文光谱测量造成重要影响，不仅引起伪光谱漂移导致光谱测量精度降低，而且还产生伪光谱结构使得原本复杂的天文光谱更加难以分析。利用光线理论对阶跃型圆柱多模光纤的光学传播性能进行分析，揭示了造成环形出射场形成的两大因素：一是入射偏移（包括中心偏移和角度偏移），另一个是圆柱光纤旋转不变性导致的空间光线传播方式。并通过建立入射中心偏移量与出射场环形分布的数学模型，研究了随着中心偏移量增大环形出射场的形成和演化过程，理论分析与实验现象吻合。
光纤光学 多模光纤 出射场 天文光谱 偏移 旋转不变性
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
4 Menlo Systems公司, 马丁斯里德 82152, 德国
介绍了应用于我国兴隆观测站2.16 m望远镜高分辨率光谱仪的天文光学频率梳。采用掺镱光纤激光频率梳作为源光梳，通过模式滤波使模式间隔达到25 GHz，与天文光谱仪的分辨率相匹配。光谱展宽和平滑后，光谱覆盖可见光范围达到270 nm以上，光谱平滑度可长期保持在1 dB范围内，边模抑制比达到42 dB。该天文光学频率梳的视向速度理论定标精度可达cm/s量级，使寻找系外类地行星乃至直接测量宇宙膨胀速度成为可能。
激光器 光纤激光器 天文光谱仪 视向速度 超连续光谱
太原科技大学计算机科学与技术学院, 山西 太原030024
连续数值属性离散化是天文光谱数据预处理中的主要研究内容之一。 针对天文光谱特征线, 提出了一种基于改进模糊C均值聚类的天文光谱特征线软离散化算法。 该算法首先利用样本的密度值选取特征线的候选初始模糊聚类中心, 有效地克服了对噪声数据敏感的缺陷; 其次采用决策表中的相容性作为评判标准, 动态的调节聚类参数, 以达到优化的光谱特征线离散化效果; 最后采用晚型星、 类星体、 高红移类星体SDSS天文光谱特征线数据集。 实验验证了该算法具有较高的识别率, 为天文光谱特征线数据预处理提供了一种新途径。
天文光谱 特征线 离散化 模糊聚类 软划分 Celestial spectrum Characteristic line Discretization Fuzzy clustering Soft partition 光谱学与光谱分析
2012, 32(5): 1435
