第36卷，第12期 2016年12月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36, No. 12· pp4088-4093
December, 2016
基于双波前传感器自适应光学技术的太阳光栅光谱仪
郑联慧1-2.3.4，饶长辉1-2*，顾及庭1.2，邱琪4 1．中国科学院光电技术研究所，四川成都610209
2.中国料学院自适应光学重点实验室，四川成都610209 3.中国科学院大学，北京100049
4．电子科技大学光电信息学院，四川成都610054
摘要为了研究不同太阳大气高度的热力学特性，具有良好成像质量的成像型光栅光谱仪是实现这个目标的重要仪器。然而作为地基式太阳望远镜重要的终端仪器之一，光栅光谱仪的光谱成像性能不可避免的会受到动态波前像差和系统静态像差的影响。动态波前像差常通过在太阳望远镜系统中集成自适应光学系统进行补偿。针对光学系统中的由装调和光学元件加工等引起的静态波前像差，提出了一种基于自适应光学技术校正光栅光谱仪中静态波前像差的方法，并进行了数值模拟仿真和实验验证。实验结果表明，校正后
光谱仪的光谱成像质量，证明了所提出的方法的有效性。此外它具有降低光学系统装调精度和光学元件加工精度要求的优点。
关键词光栅光谱仪；像差；自适应光学；光谱分辨率；能量利用率
中图分类号：TH744.1
引言
文献标识码：A
D0I: 10. 3964/i. issn. 10000593 (2016)12408806
谱仪系统的波前像差并无法进行校正，如光谱仪系统中的装调误差等，从而影响了光谱仪系统最终的成像质量。基于此，本文提出了一种基于双波前传感器自适应光学技术校正
太阳磁场是导致太阳大气爆发的根本原因，它们不仅具有非常精细的结构，而且还具有高度动态的演化特性[1-2]。为了研究这些精细结构的基本物理反应过程，通常通过确定这些物理反应过程申热力学参数来实现，如磁场，温度，压强，元素丰度等[3-4}，而太阳光栅光谱仪是实现这一目标的重要仪器。太阳光栅光谱仪作为地基式太阳望远镜重要的后端仪器之一，其光谱成像性能严重受大气流引起的动态波前像差和光学系统中的静态像差的影响。经过多年的研究和发展，自适应光学技术已经成为校正大气漏流引起的动态波前像差的有效手段5-4}，另一方面，光栅光谱仪系统中的静态像差，如球差，替差，像散等也会对光谱仪系统的光谱成像性能产生严重影响，目前已有多种方法来校正光谱仪系统的静态像差。
由于传统的自适应光学系统集成在望远镜系统之中，因此自适应光学只能校正它之前的动态波前像差和光学系统的静态像差，对于自适应光学系统之后的剩余望远镜系统和光
收稿日期：2015-01-18，修订日期：2015-04-15
基金项目：国家自然科学基金联合基金项目(11178004)资助
波前像差的方法，在不明显增加系统复杂性的前提下，通过在光谱仪焦平面上的共轭位置引人一个哈特受波前传感器，与望远镜系统中的自适应光学系统构成了一个由两个波前传感器和一个变型镜组成的自适应光学系统。双波前传感器对波前像差进行分级探测，即：望远镜系统中的波前传感器用于探测由大气瑞流引起的动态波前像差，光谱仪系统中的波前传感器用于探测整个光学系统的静态像差，并将两个波前探器所探测到数据进行融合并产生相应的校正控制信号，从而实现对整个光学系统中动态波前像差和系统中的静态像差进行校正。
像差对光谱仪性能影响 1
为了方便讨论，本文仅讨论像差对光谱分辨率和能量利用率的影响，
光谱分辨率定义如下
作者简介：郑联慧，1984年生，中国科学院光电技术研究所博士研究生
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