中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)南京天文光學(xué)技術(shù)研究所天文光子學(xué)團(tuán)隊(duì)在超高分辨超高定標(biāo)精度光譜技術(shù)研究方面取得新進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)以虛擬成像相位陣列(Virtually Imaged Phased Array，VIPA)作為主色散元件，以激光頻率梳作為波長(zhǎng)定標(biāo)源，在實(shí)驗(yàn)上獲得的光譜分辨率約為0.6皮米，短時(shí)標(biāo)波長(zhǎng)定標(biāo)精度優(yōu)于10厘米/秒;由于儀器目前未做任何溫度和壓力控制，6小時(shí)雙通道同步定標(biāo)精度~13米/秒，奇偶次定標(biāo)精度~40厘米/秒。相關(guān)研究成果發(fā)表在The Astronomical Journal上。

該研究第一完成人、博士朱小明和團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、研究員何晉平表示，后續(xù)通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)，做好裝置的溫控和壓控，該類光譜技術(shù)可同時(shí)兼顧超高分辨率(50萬(wàn)~1000萬(wàn))及超高定標(biāo)精度(10厘米/秒量級(jí))，且裝置緊湊、造價(jià)低，可為未來(lái)天文超高分辨率光譜觀測(cè)提供技術(shù)支撐，有望在恒星化學(xué)元素探測(cè)及大氣同位素比、系外行星探測(cè)及大氣成分表征、星際物質(zhì)分子豐度、太陽(yáng)物理動(dòng)力學(xué)過(guò)程、精細(xì)結(jié)構(gòu)和磁橫流研究等方面獲得實(shí)用。除了天文方面應(yīng)用，該類技術(shù)在高精度測(cè)距、測(cè)力、測(cè)溫及測(cè)速方面均有較明確應(yīng)用前景，后續(xù)有望使用在生物力學(xué)特性研究、基于精密溫度測(cè)量的海底非合作目標(biāo)探測(cè)、空間激光精密測(cè)距等研究領(lǐng)域或場(chǎng)景中。

圖1 實(shí)測(cè)二維光譜數(shù)據(jù)，重復(fù)頻率808MHz的激光頻率梳梳齒陣列可被完全分開(kāi)

圖2 六小時(shí)雙通道同步定標(biāo)波長(zhǎng)精度

研究團(tuán)隊(duì)正在調(diào)試及優(yōu)化樣機(jī)，為后續(xù)的實(shí)際觀測(cè)及應(yīng)用做準(zhǔn)備。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、重點(diǎn)項(xiàng)目的資助。