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面向超高速强度干涉仪器的射面演示:利用混合单光子计数探测器

天体物理仪器与方法 2025-04-08 v3

摘要

强度干涉仪是一种正在复兴的天文技术,用于以可见波长执行高角分辨率研究,受益于最近在(单)光子探测仪器方面的显著改进。我们开发了一个用于 1 米级光学望远镜的超高速、单光子计数且高度稳定的强度干涉仪器。该仪器在天上记录预期的星光光子速率,并达到了实验室中测量的时序相干性时间。此外,仪器的所有组件,尤其是光子探测硬件,都易于使用正在开发的定制硬件进行升级。准直的望远镜输出通过中心波长为 405 nm、超窄带宽为 2 nm 的光谱滤波。我们使用混合光子探测器(HPDs)进行单光子探测,并使用常数分数判别器(CFD)进行信号调理。使用时间到数字转换器(TDC)进行时间戳。HPDs 和 CFDs 的组合针对大面积和高时序分辨率进行优化。我们成功测量了三颗亮 A 型星——Vega、Altair 和 Deneb 的光子聚集,观测地点为法国南部的 C2PU 位于 Calern 观测站的 1.04 米 Omicron 望远镜。在所有情况下,观测到的相干时间均良好地符合预先计算的预期以及先前实验室测试中测得的值。我们获得了之前估计的望远镜光子计数速率,并实现了星光与探测器高度稳定的耦合。利用基于多通道板放大器的大面积单光子探测器新类的高分辨率空间强度干涉实验,正在 1 米口径级望远镜在亮星观测一晚内即可实现。

关键词

引用

@article{arxiv.2408.08173,
  title  = {On-sky demonstration of an ultra-fast intensity interferometry instrument utilizing hybrid single photon counting detectors},
  author = {Verena G. Leopold and Sebastian Karl and Jean-Pierre Rivet and Joachim von Zanthier},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2408.08173},
  year   = {2025}
}