[发明专利]一种实现太阳磁场望远镜透过轮廓的在轨调试系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种实现太阳磁场望远镜的透过轮廓的在轨调试系统及方法。

背景技术

太阳强磁场区域剧烈的爆发往往伴随着大量的高能辐射和带电粒子流，它对宇航安全、短波通讯、近地气象和人类生存环境均产生重要影响，对太阳磁场的研究长期以来一直是太阳研究的主题。太阳磁场望远镜是天文望远镜的一种，是进行太阳物理核心课题研究的关键仪器，太阳磁场望远镜于1985年安装于北京天文台怀柔太阳观测站，是光机电综合一体的高精密设备，主要研究目标是研究太阳磁场、速度场以及相关的太阳物理现象。

双折射滤光器是太阳磁场望远镜中的主要光学器件，双折射滤光器是由双折射晶体构成的、利用偏振光的干涉作用得到充满视场的单色光的仪器，双折射滤光器主要依靠旋转滤光器内的波片来调整谱线的。透过轮廓调试与定标是双折射滤光器型太阳磁场望远镜建成并投入使用前必不可少的一项工作。现有技术中，暂还未出现实现太阳磁场望远镜透过轮廓的在轨调试与定标，一般是先对双折射滤光器单独进行调试与定标，最后再利用望远镜的磁场测量效果进行微调完成谱线定标，此方法的弊端是只能得到滤光器的轮廓，无法判断整个望远镜使用状态的透过轮廓，望远镜的测试状态和实际工作状态经常存在较大差异，也不能及时的诊断望远镜观测时出现的问题。而且采用传统的方法，望远镜的轮廓调试的工作量较大，透过轮廓定标存在误差，影响太阳磁场的测量精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种实现太阳磁场望远镜的透过轮廓的在轨调试系统及方法，以解决原有的无法实现整个望远镜透过轮廓的检测定标以及太阳磁场测量受环境影响测量精度下降的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种实现太阳磁场望远镜透过轮廓的在轨调试系统，包括两个部分：由望远系统、偏振分析器、滤光器依次连接组成的待测太阳磁场望远镜，以及由透镜组、光栅光谱仪、光电倍增管依次同轴排列设置的谱线轮廓调试系统，其中，在所述滤光器的输出端和透镜组的输入端之间连接有光纤束，光纤束由多根细小的光纤组成，数百根，甚至数千根，所述滤光器包括至少一个晶体级，分别调整所述滤光器中的各晶体级方位，并使得光谱仪的透射波长与待测望远镜设定的观测波长一致，使得从待测太阳磁场望远镜中输出的光源经所述光纤束引光并依次通过所述透镜组成像、光栅光谱仪轮廓扫描以及光电倍增管的信号放大后输出的光谱线轮廓图在计算机中予以显示。

进一步地，所述调试系统还包括有半导体激光器，所述半导体激光器连接至所述光纤束的输入端，用于调试系统的光路调整。

优选地，所述滤光器包括八个晶体级，各晶体级内设可旋转的用于改变入射光相位差的波片。各晶体级的透过带宽不一样，所述晶体级的数量根据不同望远镜和滤光器的要求可作相应调整，波片的旋转由外部的旋转装置如电机带动。

优选地，所述透镜组由至少两片凸透镜组成，采用三片最好。

此外，所述调试系统在避光环境中进行。

基于本发明的另一方面，还提供一种实现太阳磁场望远镜透过轮廓的在轨调试方法，包括如下步骤：

将光纤束的两端分别连接到待测太阳磁场望远镜中的滤光器的输出端及谱线轮廓调试系统中的透镜组的输入端；

调整谱线轮廓调试系统中的光栅光谱仪的透过波长，使其与待测太阳磁场望远镜的观测波长相同；

分别调整位于待测太阳磁场望远镜中的滤光器中的各晶体级方位，使其输出光强值为最大；

从待测太阳磁场望远镜中输出的光源经所述光纤束引光并通过谱线轮廓调试系统中的光栅光谱仪扫描及光电倍增管的放大后输出得到观测模式下的光谱轮廓图。

进一步地，在将光纤束连接于光栅光谱仪与透镜组之间之前，先外接激光器作为辅助光源，主要目的是用作调整光路，使接下来的待测太阳磁场望远系统的光路符合接入要求，将光纤束输入端连接到激光器，另一端连接到透镜组，调整透镜组内各个凸透镜的位置使得光束入射到光栅光谱仪狭缝中，光束焦比为1/4，关闭激光器电源。

进一步地，所述滤光器包括八个晶体级，各晶体级可由电机控制其旋转角度，依次令每个晶体级内部的波片在垂直于光路的平面内旋转，观察输出光强，当输出光强值在设定波长上最大时停止旋转。

进一步地，从晶体级透过带宽最大的晶体级开始旋转，依次重复调整，在调整完各个晶体级后，标定每个晶体级的位置。

进一步地，在获得输出光谱轮廓图后，在按照同比例同时旋转待测太阳磁场望远镜滤光器中的各晶体级，可观测滤光器透过轮廓的整体移动的谱线图。