高时间分辨率太阳矢量磁场层析关键技术研究

作为大型太阳光学望远镜实现具有先进科学目标的核心设备，偏振分析器和焦面仪器的创新性研制是至关重要和必不可少的。本项目着力于研究在世界上首次实现同时多条磁敏谱线实时三维偏振光谱测量方法。该方法将极大地提高大型太阳光学望远镜测量矢量磁场等物理量的时间分辨率，实现探测磁场等物理量快速变化模式的科学目标，同时更具备获得矢量磁场等物理量分层结构信息的能力。本项目的开展首先从调研开始，在此基础上实现原理论证、设计、实验室验证、样机制造和观测共六步过程。此外，我们将确定从测量到的偏振（斯托克斯）光谱快速可靠地反演矢量磁场等物理量分层结构的技术并力争硬件化。这项技术对于我国目前正处于调试阶段的1米红外太阳塔和未来大型太阳光学望远镜将要获取的大量偏振测量数据处理从而实现快速矢量磁场等物理量分析也是至关重要的。因此，本项目的实施将使我国在高时间分辨率太阳矢量磁场等物理量层析测量方面在国际上处于先进水平。

通过本项目"高时间分辨率太阳矢量磁场层析关键技术研究"的实施，我们在国际上第一次研制成功了具有实时多谱线二维偏振成谱成像的设备—光纤阵列太阳光学望远镜(FASOT)原理样机，并通过由国内太阳物理专家组成的验收委员会验收。在研制FASOT原理样机的过程中，我们成功验证了利用光纤阵列构成的积分视场单元IFU进行高时间分辨偏振成谱成像技术以及为实现精确矢量磁场层析而需要的偏振光学开关关键技术验证，偏振测量灵敏度可达1.2E-3，设计出了具有高偏振测量效率的偏振分析器, 改进了光球矢量磁场快速反演方法。特别是在处理2013年加蓬日全食观测资料时发明了一种间接偏振光学开关解调方法。该方法使得在保持高精度偏振测量的同时时间分辨率提高一倍，为未来该类望远镜创立了一种新的观测模式。通过使用原理样机对2013年11月3日加蓬日全食偏振成谱成像观测，首次给出了日冕谱线的偏振光谱，发现日冕中存在冷物质分量，为解决日冕物质加热提供了一个新的线索。