天文光纤焦比退化对光纤光谱仪性能影响研究

The project research on the phenomenon appear in the astronomical telescope during observation at different latitudes sky area, that the input focal ratio changes and optical fiber position unit movement leads fiber focal ratio degradation(FRD) changes, and the resolution of the spectrometer, spectral intensity and single noise ratio phenomena also affected by the FRD. This paper comes up with a laboratory measurement method to research the relations between the performance of spectrometer and FRD. This phenomenon is widespread in the astronomical telescope observation, the relations between the input focal ratio changes with the corresponding parameters for spectrometer efficiency and telescope ability are both important and necessary. This project is a basic research, development of the project will meet the needs of major astronomical telescope, selection of optical fiber for telescope and fiber optic spectrometer design. The project has important reference value to provide a basis for future technical reserves and telescope technology development.

本项目针对在天文望远镜观测过程中出现的在观测不同纬度的天区时，光纤入射焦比的改变和光纤定位单元运动共同导致光纤焦比退化参数变化，使光谱仪的分辨率、光谱强度和信噪比等性能产生影响的现象，提出了一种在光纤单元定位过程中，不同焦比入射对光纤焦比退化参数和光谱仪性能参数影响的测试方案，研究光纤在不同变化条件下焦比退化参数变化与光谱仪性能变化之间的关系。此观测现象在天文望远镜观测中普遍存在，分析焦比变化与对应参数的关系对于提升光谱仪效率和望远镜观测能力都是重要和必要的。此项目为基础性研究，项目的开展将满足望远镜天文观测的重大需求，对于望远镜光纤选型和光纤光谱仪设计具有重要的参考价值，为今后望远镜设计和技术发展提供依据和技术储备。

光纤焦比退化是天文光纤使用过程中重要的性能参数。本课题设计研制一台光纤性能测试平台，可快速准确的测量不同种类的光纤的焦比退化、传输损耗和熔接损耗。通过控制光纤端面质量，提高测试仪器精度，减少人为测量误差，提高光纤性能测试的准确性。远程控制光纤定位单元中心轴和偏心轴转动，测量转动对光纤性能影响。项目对连续变化入射焦比条件下，不同纤芯直径的测试光纤出射光谱进行测量，得到入射焦比与出射焦比以及光谱仪光谱能量变化曲线。根据测试平台的实验结果，对LAMOST望远镜的4号光谱仪损伤光纤进行熔接修复，修复效果达到正常使用光纤水平。目前，天文望远镜使用光纤数量及规模越来越大，光纤以及以光纤为信号传输载体的天文仪器维护将越来越重要。本项目对于恢复受损光纤通光能力进行了成功尝试，光纤熔接方法具有可行性。项目投入经费23万元，支出19.1152万元，各项支出基本与预算相符。