大口徑望遠(yuǎn)鏡的衍射極限可見光成像
日前,《光電進(jìn)展》雜志發(fā)表了一篇新論文,討論了大口徑望遠(yuǎn)鏡的衍射極限可見光成像。
![]() (a) PDSM-241的模型示意圖。(b) 執(zhí)行器布局(通光孔徑:270mm)。(c) PDSM-241的自我校正像差。 自適應(yīng)光學(xué)中使用的可變形反射鏡可以改變其表面,以即時校正光學(xué)系統(tǒng)的靜態(tài)波前像差和大氣湍流波前擾動。這使得光學(xué)系統(tǒng)能夠自動適應(yīng)環(huán)境的變化并保持最佳性能。高分辨率天文觀測、激光大氣傳輸和生物醫(yī)學(xué)成像都廣泛使用它。 傳統(tǒng)的天文自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)通常安裝在獨(dú)立于望遠(yuǎn)鏡的平臺上,主要由特殊的可變形反射鏡、傾斜反射鏡、波前傳感器和中繼光學(xué)元件等組成。由于有大量光學(xué)元件通過和長光路,該系統(tǒng)存在體積龐大、靜態(tài)像差嚴(yán)重和光能利用率低的問題。 因此,這種架構(gòu)不利于在高空間和時間頻率上測量和校正暗星的波前。 可變形次鏡(DSM)的概念,需要將望遠(yuǎn)鏡的次鏡轉(zhuǎn)化為可變形鏡進(jìn)行波前校正,最初是由美國天文學(xué)家貝克斯提出的,作為解決上述缺陷的一種手段。這一概念使望遠(yuǎn)鏡和自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)能夠深度整合。 從那時起,包括MMT、LBT、麥哲倫望遠(yuǎn)鏡和VLT在內(nèi)的眾多知名的大孔徑地面天文觀測臺都成功地利用了音圈變形副鏡(VCDSM),這表明DSM技術(shù)的可行性。 ![]() 1.8米望遠(yuǎn)鏡的示意圖 ![]() 與此同時,光學(xué)與電子研究所開始研究壓電DSM(PDSM)技術(shù)。研究人員隨后開發(fā)了第一個73單元PDSM原型,該原型于2016年成功安裝在1.8米望遠(yuǎn)鏡上,用于天空觀測。 結(jié)果表明,PDSM技術(shù)對于天文觀測是實(shí)用的。與VCDSM相比,PDSM更緊湊,不需要任何額外的冷卻系統(tǒng)、內(nèi)部控制電子設(shè)備或執(zhí)行器位置傳感器。本文介紹了由光學(xué)與電子研究所開發(fā)的新的241單元PDSM及其在麗江天文臺1.8米自適應(yīng)望遠(yuǎn)鏡上的應(yīng)用,該望遠(yuǎn)鏡得到了國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的支持。 PDSM-241配備了一個由石英制成的直徑為320毫米的鏡子,其凈口徑約為270毫米,由241個壓電致動器驅(qū)動,以改變其表面進(jìn)行波前校正。PDSM-241的自校正像差約為10納米。 麗江1.8米自適應(yīng)望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)包括一個組合的波前校正裝置,該裝置結(jié)合了PDSM-241和Hexapod,可以實(shí)現(xiàn)大行程和極高精度的跟蹤和高階波前像差校正。1.8米望遠(yuǎn)鏡的主鏡反射了被大氣湍流扭曲的恒星光束,然后由PDSM-241和Hexapod進(jìn)行傾斜和高階波前像差的校正。最后,第三鏡將光束反射到波前傳感器和位于 Nasmyth焦點(diǎn)的 高分辨率成像相機(jī)。 麗江1.8米自適應(yīng)望遠(yuǎn)鏡利用PDSM-241的高效閉環(huán)校正獲得了恒星的高分辨率圖像。顯示了可見光R波段(中心波長640nm)的圖像,其成像分辨率達(dá)到衍射極限的1.25倍,成像斯特列爾比(SR)接近0.5。 為了滿足大口徑光學(xué)望遠(yuǎn)鏡高集成度和高分辨率的需求,本研究在高性能壓電變形副鏡和天文觀測應(yīng)用的發(fā)展方面取得了令人矚目的進(jìn)展。這進(jìn)一步簡化了大口徑高分辨率光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu),提高了成像分辨率,在天文學(xué)中具有重大的應(yīng)用價值。 相關(guān)鏈接:https://phys.org/news/2023-10-diffraction-limited-visible-imaging-large-aperture.html |
最新評論
-
jabil 2023-10-25 23:47Very technological information
-
tassy 2023-10-26 00:06DSM技術(shù)可行。
-
phisfor 2023-10-26 07:40大口徑望遠(yuǎn)鏡的衍射極限可見光成像
-
譚健 2023-10-26 07:58DSM技術(shù)可行。
-
redplum 2023-10-26 08:12太神奇了
-
likaihit 2023-10-26 08:13超級大口徑
-
chenming95 2023-10-26 08:29大口徑望遠(yuǎn)鏡的衍射極限可見光成像
-
雨后無文 2023-10-26 08:29DSM技術(shù)可行
-
qyzyq37jason618 2023-10-26 08:31麗江1.8米自適應(yīng)望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)包括一個組合的波前校正裝置,該裝置結(jié)合了PDSM-241和Hexapod,可以實(shí)現(xiàn)大行程和極高精度的跟蹤和高階波前像差校正。1.8米望遠(yuǎn)鏡的主鏡反射了被大氣湍流扭曲的恒星光束,然后由PDSM-241和Hexapod進(jìn)行傾斜和高階波前像差的校正。最后,第三鏡將光束反射到波前傳感器和位于 Nasmyth焦點(diǎn)的 高分辨率成像相機(jī)。