中國科學院突破超高分辨率超高定標精度光譜技術

中國科學院國家天文臺南京天文光學技術研究所天文光子學團隊在超高分辨超高定標精度光譜技術研究方面取得新進展。該團隊以虛擬成像相位陣列(Virtually Imaged Phased Array，VIPA)作為主色散元件，以激光頻率梳作為波長定標源，在實驗上獲得的光譜分辨率約為0.6皮米，短時標波長定標精度優(yōu)于10厘米/秒;由于儀器目前未做任何溫度和壓力控制，6小時雙通道同步定標精度~13米/秒，奇偶次定標精度~40厘米/秒。相關研究成果發(fā)表在The Astronomical Journal上。

該研究第一完成人、博士朱小明和團隊負責人、研究員何晉平表示，后續(xù)通過優(yōu)化系統(tǒng)，做好裝置的溫控和壓控，該類光譜技術可同時兼顧超高分辨率(50萬~1000萬)及超高定標精度(10厘米/秒量級)，且裝置緊湊、造價低，可為未來天文超高分辨率光譜觀測提供技術支撐，有望在恒星化學元素探測及大氣同位素比、系外行星探測及大氣成分表征、星際物質(zhì)分子豐度、太陽物理動力學過程、精細結(jié)構和磁橫流研究等方面獲得實用。除了天文方面應用，該類技術在高精度測距、測力、測溫及測速方面均有較明確應用前景，后續(xù)有望使用在生物力學特性研究、基于精密溫度測量的海底非合作目標探測、空間激光精密測距等研究領域或場景中。

圖1 實測二維光譜數(shù)據(jù)，重復頻率808MHz的激光頻率梳梳齒陣列可被完全分開

圖2 六小時雙通道同步定標波長精度

研究團隊正在調(diào)試及優(yōu)化樣機，為后續(xù)的實際觀測及應用做準備。研究工作得到國家自然科學基金面上項目、重點項目的資助。