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作者：赖新华上海师范大学

学位级别：硕士

亚毫米波是研究恒星形成的主要窗口,在天文学研究中具有不可替代的地位。亚毫米波望远镜是进行亚毫米波观测的重要工具。亚毫米波望远镜面形精度是评价天线质量的重要指标。随着天线面形精度的提高,望远镜所获得的成像质量和空间分辨率... 详细信息

亚毫米波是研究恒星形成的主要窗口,在天文学研究中具有不可替代的地位。亚毫米波望远镜是进行亚毫米波观测的重要工具。亚毫米波望远镜面形精度是评价天线质量的重要指标。随着天线面形精度的提高,望远镜所获得的成像质量和空间分辨率会随之提高。天线面形检测方法的精度直接影响到被检镜面的面形质量。传统检测方法无法实现大口径亚毫米波望远镜的高精度在线检测。为了解决亚毫米波望远镜的高精度在线检测问题,本文研究了面向Leighton Chajnantor Telescope(LCT)亚毫米波望远镜的傅里叶光谱剪切干涉技术Fourier transform spectrometer(FTS)。本课题基于中国、美国和智利三方国际合作项目“亚毫米波望远镜和探测技术”,对亚毫米波望远镜的面形检测技术进行研究。本文开展了以下工作:(1)根据LCT望远镜参数建立光学模型。通过分析得到,在545GHz波段、0～0.002°视场下:LCT望远镜的卡塞格林光学系统焦距为7081mm,艾里斑半径为8196μm;LCT望远镜耐焦系统中,艾里斑半径为3139μm,弥散斑RMS半径113.27μm。根据光的衍射理论,使用傅里叶光学对LCT的面形检测系统的相位传递原理进行了推导,得到检测焦面光强与光谱域和频谱域之间的关系式。(2)设计了一套基于可见光的FTS面形检测装置。根据面形检测系统的需求,对实验仪器进行设计和选型。实验所选用的离轴抛物镜口径为50.8mm,f数为4,仿真了LCT检测光路的离轴抛物镜。光源波段为360～2600 nm,用以仿真代替亚毫米波的波段。最终能达到对LCT面形检测系统的高仿真效果。(3)根据FTS仿真实验的设计,搭建了可见光FTS面形检测实验装置,并对实验光路进行装调和测试。使用532nm激光光源时,焦面波前RMS为0.192λ(@532nm)。使用宽光谱光源时,焦面波前RMS为0.289λ(@532nm)。此外还对位移台的直线度进行了研究分析,得到了水平和竖直方向的光斑在相机中的像素变化曲线。本文通过可见光波段的面形检测仿真实验,研究了LCT亚毫米波望远镜的面形检测技术。通过该研究,构建了在可见光波段具有面形检测功能的FTS光学系统,仿真了LCT亚毫米波望远镜的面形检测装置。本文对可见光FTS面形检测技术的研究,为解决亚毫米波望远镜的高精度现场检测问题提供了参考。

关键词：亚毫米波望远镜面形检测全息测量剪切干涉

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