VIPER：用于表征类星体大气逃逸的高分辨率多模纤母线制 VIPA 光谱仪概念

越来越多的类星体科学应用需要高分辨率、高通量的光谱仪，但无需广泛的光谱范围。例如，通过检测氧气 A 带（760 nm）的生物标志物搜索，或通过氦 1083 nm 三线研究大气逃逸。这些应用与基于虚拟像阵列（VIPA）——本质上是改进型 Fabry-Perot 共挥腔的高通量分散元件——构成的光谱仪的能力相吻合。我们正在开发 VIPER，这是一款专为观测类星体大气中氦 1083 nm 三线吸收线而设计的高分辨率、窄带、多模纤母线制 VIPA 光谱仪。VIPER 将实现 30 万级的分辨率，覆盖 25 nm 的波长范围，并通过一个 echelle grating 进行横分散。VIPER 计划装载在位于美国亚利桑那州 Mount Hopkins 的费里德·劳伦斯·惠弗观测站（FLWO）上的 1.5 m Tillinghast 望远镜上，亦可能装载在 6.5 m MMT 望远镜上。在本文中，我们阐述了VIPER的仪器需求，这些需求源自通过检测类星体大气逃逸的各向异性特征作为主要科学目标。我们讨论了针对提高通量和衍射效率的VIPA光谱仪的设计方法论，推导了基于波前光学的光谱仪端到端模型，以模拟探测器上的强度分布。我们提出了VIPER的光学设计，并强调了VIPA光谱仪在推动类星体科学方面的潜力。