微透镜-光纤耦合积分视场单元中的光纤定位
天体物理仪器与方法
2020-06-30 v1
摘要
本文给出一种通用的光纤定位策略与制备路径，适用于微透镜-光纤耦合积分视场单元。假设微透镜产生的微像通过阶跃折射率多模光纤传输至光谱仪输入，但所得结果亦适用于微瞳重成像应用。考量了微像对光纤纤芯填充率与 throughput 及观测效率之间的性能权衡。定义优值函数为传输效率与 etendue 损失之积。对于空间单元的六角密排，发现当微透镜-光纤对准（居中）容差为 1 μm RMS 时，优值函数最大可达理想光纤 IFU 优值（零传输损失且不增加 etendue）的 94%。通过光学建模分析得到光纤与微透镜端面间最大可接受相对倾斜：对于慢于 f/3.5 的输入 f 数，为 0.3 度 RMS；而对于更快光束则宽松得多。比较了若干光纤夹持器制备方案，以识别具备所需光纤定位精度且具成本效益的解。飞秒激光钻孔法在板上加工孔阵列，位置与直径精度达 1.5 μm RMS，深宽比 1:10。某商业供应商提供厚度 5 mm 的板，定位精度相近（1 μm RMS）。上述两种技术均属中等成本。威斯康星大学麦迪逊分校 WCAM 设施采用的纯光刻技术结合深反应离子刻蚀，产出了可重复的工艺，良率 100%。光刻在孔定位上更精确（0.5 μm RMS），直径精度相近（1 μm RMS）。
引用
@article{arxiv.2006.13601,
title = {Fiber positioning in microlens-fiber coupled integral field unit},
author = {Sabyasachi Chattopadhyay and Matthew A. Bershady and Marsha J. Wolf and Michael P. Smith and Andrew Hauser},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.13601},
year = {2020}
}
备注
26 Pages, 18 Figures, 1 Table