题名 | 液晶双折射滤光器的性能对太阳磁场观测的影响研究 |
作者 | 王远方舟 |
答辩日期 | 2023-07-01 |
文献子类 | 博士 |
授予单位 | 中国科学院大学 |
授予地点 | 北京 |
导师 | 金振宇 |
关键词 | 液晶双折射滤光器 磁像仪 偏振光学模拟 窄带可调谐滤光器 太阳磁场测量 |
其他题名 | Research on the influence of the performance of liquid crystal birefringent filter for solar magnetic field observations |
学位专业 | 天文技术与方法 |
英文摘要 | 太阳的磁场活动会在较小的空间和时间尺度上体现,对太阳进行高分辨磁 场观测可以研究等离子体、磁场和辐射之间的相互作用机制,构建太阳大气的物 理模型。一种常用的磁场测量方式是对磁敏谱线进行偏振观测,窄带可调谐滤 光器是获得太阳多波长高分辨偏振数据的有利仪器。地基磁场观测设备依靠快 速采集数据来减小湍流的影响,液晶双折射滤光器可以让磁像仪实现快速调制。 NVST 正在开展高分辨磁像仪研制的工作,液晶双折射滤光器是磁像仪的关键部 件。 在利用液晶双折射滤光器进行速度场测量时,出现滤光器扫描的轮廓中心 点在不同视场出现偏移,红蓝翼与理论轮廓不能完全重合的情况。滤光器在不同 的工作光路中也表现出不一样的特性。这些不一致会为磁场测量引入噪声,影响 测量精度。 本文针对液晶 Lyot 型双折射滤光器性能对太阳磁场观测影响的问题,开展 了三个方面的研究工作:分析了 NVST 液晶 Lyot 滤光器的稳定性和均匀性;研 究了 Lyot 型双折射滤光器在不同工作光路中的性能;为 NVST 望远镜设计了基 于液晶 Lyot 型双折射滤光器的磁像仪。这些工作为太阳望远镜选择滤光器的工 作光路提供方案,并推进了 NVST 磁像仪的研制工作。 从上述三个方面出发,本文主要开展以下工作: 1)测试了 NVST 磁像仪选用的液晶 Lyot 滤光器的稳定性和均匀性。对滤光 器的在线测试数据、液晶波片的实验室测试结果进行了细致的分析。并研究了稳 定性和均匀性对滤光器透过率曲线,光谱扫描曲线的影响。 2)利用双折射滤光器的视场效应分析模型和 Zernike 多项式,建立了具有不 同非均匀性的双折射滤光器模型。分析了 Lyot 型双折射滤光器的误差来源,利用 Zernike 多项式模拟了位相差分布为 PV3.7∘ 、PV4.5∘、PV5.7∘、PV7.8∘ 和 PV12.5∘ 的滤光器。分析了具有不同非均匀性的双折射滤光器在不同工作光路中的性能。 当整个滤光器的非均匀性能够控制在 PV6∘ 以内时,远心光路的中心波长偏移量、 旁瓣水平都优于准直光路。对于滤光器的均匀性较差时,例如存在液晶波片响应 不均等情况,非均匀性可能超过 PV6∘,此时需选择准直光路。模拟工作为如何 选择滤光器的工作光路提供了有利的分析数据和方法。 3)分析了 NVST 设计磁像仪的技术难点,设计了基于 Lyot 型双折射滤光器的磁像仪。NVST 磁像仪的技术难点包括:折轴光路带来的时变偏振、望远镜姿 态变化和风载带来的光轴偏移以及湍流的影响等问题。讨论了同步成像系统的 光学特性,滤光器的工作光路等问题,设计了磁像仪的整体结构和工作时序。最后利用 ZEMAX 光学设计软件为磁像仪设计了光路,为推进 NVST 磁像仪的研 制做出贡献。 本文对液晶双折射滤光器的性能研究工作和相应的成果为 NVST 开展的高 分辨观测、速度场测量及磁像仪研制工作提供了明确的依据,对未来大口径太阳 望远镜的高分辨仪器研制提供参考。 |
语种 | 中文 |
学科主题 | 天文学 |
页码 | 0 |
内容类型 | 学位论文 |
源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/26413] |
专题 | 天文技术实验室 |
作者单位 | 中国科学院云南天文台 |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 王远方舟. 液晶双折射滤光器的性能对太阳磁场观测的影响研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2023. |
个性服务 |
查看访问统计 |
相关权益政策 |
暂无数据 |
收藏/分享 |
除非特别说明,本系统中所有内容都受版权保护,并保留所有权利。
修改评论