建模集成光子光谱仪在天文学中的应用

制造极大型望远镜仪器的一个众所周知的问题是，其尺寸（进而成本）随望远镜口径迅速缩放。为了试图打破这种关系，人们提出了替代的新技术，例如使用集成光子光谱仪 (IPS)。由于其衍射极限特性，据称 IPS 能够克服适用于传统仪器的严苛缩放定律。然而，天文学应用的问题在于，与传统光子学不同，它们通常不由衍射极限源馈送。这意味着为了保持吞吐量和空间信息，IPS 将需要多个阵列波导光栅 (AWG) 和一个光子灯笼。我们研究了这些额外组件对仪器尺寸的影响。我们还研究了使用 IPS 相对于传统单片光学的潜在尺寸优势。为此，我们构建了 IPS 和传统图像切片光谱仪的玩具模型，以计算相对仪器尺寸及其在探测器像素数量方面的需求。利用这些模型，我们可以通过改变不同参数（例如复用增益和光谱分辨率）来量化不同类型仪器的相对尺寸/成本优势。伴随这一过程的是对这些预测中不确定性的评估，这对于规划未来高复用光谱学的仪器可能至关重要。