用于系外行星表征的 40 cm 长 R=100 000 光谱仪的实验测试
天体物理仪器与方法
2018-12-24 v1
摘要
高分辨率光谱学是当前和未来天文仪器的关键要素。特别是，与高对比度成像仪和日冕仪结合后，高光谱分辨率可实现更高对比度，并已被确定为表征系外行星的非常强大的组合：从现在的大型行星开始，未来仪器最终可至类地行星。在此背景下，我们提出基于 VIPA（Virtually Imaged Phased Array，Shirasaki 1996）使用的创新型中阶梯光谱仪实现方案。VIPA 本身是一种特殊的法布里-珀罗干涉仪，用作角色散器，其色散能力远大于普通衍射光栅。VIPA 是一种高效的小型元件（3 cm × 2.4 cm），在通用设计中充分利用了单模注入的优势。本文所呈现的整体仪器是一种紧凑、高分辨率（R > 80 000）光谱仪的概念验证，专用于 H 和 K 波段，属于 IPAG 开发的 High-Dispersion Coronagraphy 项目背景。光学平台占地 40 cm × 26 cm；由两根单模光纤（SMF）馈入，一根用于伴星，一根用于恒星和/或校准通道，并冷却至 80 K。本文首先介绍该项目的科学与仪器背景，以及单模操作在高分辨率光谱学中的主要优点。在回顾 VIPA 的物理结构及其在中阶梯光谱仪设计中的实现后，详细说明了该光谱仪的光学设计。最后，简要介绍了后续步骤（集成、校准、与自适应光学耦合）及可能的优化。关键词：中阶梯光谱仪，高光谱分辨率，系外行星，高色散日冕成像，红外，自适应光学，SPHERE
引用
@article{arxiv.1812.09272,
title = {Experimental test of a 40 cm-long R=100 000 spectrometer for exoplanet characterisation},
author = {Guillaume Bourdarot and Etienne Le Coarer and David Mouillet and Jean-Jacques Correia and Laurent Jocou and Patrick Rabou and Alexis Carlotti and Xavier Bonfils and Etienne Artigau and Philippe Vallee and Rene Doyon and Thierry Forveille and Eric Stadler and Yves Magnard and Arthur Vigan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.09272},
year = {2018}
}