天体光子学重构器的仿真与优化
天体物理仪器与方法
2018-06-13 v1
摘要
图像切片是天文学中一项强有力的技术。它使仪器设计者能够减小光谱仪的狭缝宽度，在保持通量的同时提高光谱分辨能力。传统上这是使用体光学元件（如反射镜和棱镜）实现的，但近来被称为光子灯笼（PL）和光子重构器的天体光子学元件也得到了应用。这些器件将来自望远镜的多模（MM）输入光重构为单模（SM）输出，随后可重新排布以适配光谱仪。光子切割器（PD）便是这样一种器件，旨在减小光谱仪尺寸对望远镜孔径的依赖并消除模噪声。我们使用 Soapy 和 BeamProp 对 PD 进行仿真，优化其通量和几何设计。仿真器件显示出 8% 至 20% 的透射率，取决于所施加的自适应光学（AO）校正类型，与实验结果吻合良好。我们还研究了 PD 的理想化模型，表明狭缝的质心仅随时间轻微变化，意味着与传统光纤系统相比模噪声贡献非常低。我们进一步优化了模型器件，以实现更高通量和更低模噪声。该器件将通量提高 6.4%，并将狭缝输出的移动减少 50%，进一步提升了稳定性。这表明对此类器件（包括大气效应）进行恰当仿真的重要性。我们的工作补充了该领域近期的研究，并对优化未来的光子重构器至关重要。
引用
@article{arxiv.1805.00665,
title = {Simulation and Optimization of an Astrophotonic Reformatter},
author = {Th. Anagnos and R. J. Harris and M. K. Corrigan and A. P. Reeves and M. J. Townson and D. G. MacLachlan and R. R. Thomson and T. J. Morris and C. Schwab and A. Quirrenbach},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.00665},
year = {2018}
}