云南天文台在大口径太阳望远镜拼接主动光学技术方面取得了重要进展

  近期,云南天文台在大口径太阳望远镜拼接主动光学技术方面取得了重要进展,解决了边缘传感器短周期定标的频率问题。8米环形拼接方案是中国巨型太阳望远镜(CGST)的重要方案之一,相比于整镜方案可以大幅降低研制成本和风险。为了满足高分辨率观测要求,CGST需要在可见光和近红外波段实现拼接共相控制。由于太阳望远镜运行环境复杂,传统机电型边缘传感器会受到复杂观测环境的影响而导致零点漂移,不能实现共相保持。云南天文台提出了利用光学共相探测技术对机电型边缘传感器的零点进行短周期定标改正的方案,改正频率是CGST实现拼接共相的关键因素之一。

  大气湍流是影响光学共相探测频率的最重要因素,决定了对机电型边缘传感器的零点改正频率。为了确定边缘传感器的零点定标频率,云南天文台与南京天文光学技术研究所合作,开展了大气湍流对光学共相误差探测的影响研究。该研究在云南天文台拼接主动光学实验系统开展,模拟分析了在大气湍流环境下,不同探测子孔径尺寸和曝光时间对光学共相探测误差影响。研究中采用的光学共相探测技术是子孔径PSF模式匹配技术。实验结果表明在大气视宁度良好的条件下,当探测子孔径尺寸为大气相干长度的0.8倍,曝光时间不少于40ms时,光学共相探测精度优于3nm(RMS)。该研究结果表明,在10cm视宁度的情况下,探测子孔径为80mm,则机电型边缘传感器的零点定标改正频率可达10Hz以上。该研究成果进一步完善了CGST环形拼接方案,成果发表在国际光学著名期刊Optics Express。

  该项研究得到了国家自然科学基金项目(11833010,12273109)、云南省科技厅项目(202105AB160001, 202305AH340002, 202103AD50013)的支持。 

 

  论文链接 

  

  1. D/r0 = 0.82时,不同曝光时间下利用边缘传感器与PSF方法分别对piston误差进行测量的结果。

  

  2.不同的D/r0时,边缘传感器、PSF的测量值与促动器的残差。(a) D/r0 = 0.82; (b) D/r0 = 1.21。

  


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