天文光學(xué)頻率梳及其在天體視向速度高精度測(cè)量中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2019-07-14 17:39
【摘要】:光學(xué)頻率梳技術(shù)用于高分辨率天文光譜儀的波長(zhǎng)定標(biāo)可以大大提高視向速度測(cè)量精度,從而為搜尋類地行星、確定宇宙膨脹速度和測(cè)量基本物理常數(shù)等重大前沿科學(xué)問(wèn)題提供有利的工具.文章結(jié)合視向速度測(cè)量技術(shù)與天文光學(xué)頻率梳波長(zhǎng)定標(biāo)技術(shù)的最新進(jìn)展,介紹了天文光學(xué)頻率梳原理及技術(shù),多普勒光譜位移探測(cè)天體的原理,以及天文光梳定標(biāo)高分辨率天文光譜儀未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)和展望.
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圖片說(shuō)明: 有一顆行星圍繞該主星轉(zhuǎn)一圈所需的時(shí)間是2年,圖1中K代表視向速度的半振幅值,與(2)式中的K含義相同.由此可見(jiàn),只要從實(shí)際中得到多普勒視向速度的變化曲線圖,就可以再倒推回去,算出行星的運(yùn)動(dòng)半徑及質(zhì)量極限,從而幫助人們判斷行星的質(zhì)量,這在系外行星搜索中是非常有效的方法.
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圖片說(shuō)明: 圖2 飛秒激光脈沖串在時(shí)域與頻域的對(duì)應(yīng)關(guān)系頻率信號(hào)容易得到,關(guān)鍵是如何測(cè)出飛秒脈沖的載波包絡(luò)相移頻率,已經(jīng)報(bào)道的測(cè)量方法有很多種,我們將其分為較常用的兩種:一種是自參考測(cè)量技術(shù)[1,2,24,25];另一種是基于差頻的測(cè)量技術(shù)[26—29].利用這兩種技術(shù)建立的光梳系統(tǒng)分別稱為自參考光學(xué)頻率梳和單塊光學(xué)頻率梳.自參考技術(shù)測(cè)量飛秒脈沖的載波包絡(luò)相移頻率的原理是在寬度大于一個(gè)光學(xué)倍頻程的光譜中取出低頻成分fl=nlfrep+δ和高頻成分fh=nhfrep+δ,將低頻成分倍頻,可得到2fl=2nlfrep+2δ,,然后再與高頻成分拍頻,如果保證nh=2nl,則拍頻信號(hào)fh-2fl=δ正好為載波包絡(luò)相移頻率.這里要求飛秒脈沖光譜范圍必須大于一個(gè)光學(xué)倍頻程,這種光譜既可以從飛秒振蕩器直接獲得,也可以在腔外利用光子晶體光纖產(chǎn)生超連續(xù)擴(kuò)展光譜.直接輸出大于一個(gè)光學(xué)倍頻程光譜的飛秒振蕩器,在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)是非常困難的,目前也只有美國(guó)麻省理工學(xué)院一家報(bào)道他們采用自己設(shè)計(jì)的雙啁啾鏡獲得了這樣的
【作者單位】: 中國(guó)科學(xué)院物理研究所;中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái);
【基金】:國(guó)家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào):60808007,11078022)資助項(xiàng)目
【分類號(hào)】:P111
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圖片說(shuō)明: 有一顆行星圍繞該主星轉(zhuǎn)一圈所需的時(shí)間是2年,圖1中K代表視向速度的半振幅值,與(2)式中的K含義相同.由此可見(jiàn),只要從實(shí)際中得到多普勒視向速度的變化曲線圖,就可以再倒推回去,算出行星的運(yùn)動(dòng)半徑及質(zhì)量極限,從而幫助人們判斷行星的質(zhì)量,這在系外行星搜索中是非常有效的方法.
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圖片說(shuō)明: 圖2 飛秒激光脈沖串在時(shí)域與頻域的對(duì)應(yīng)關(guān)系頻率信號(hào)容易得到,關(guān)鍵是如何測(cè)出飛秒脈沖的載波包絡(luò)相移頻率,已經(jīng)報(bào)道的測(cè)量方法有很多種,我們將其分為較常用的兩種:一種是自參考測(cè)量技術(shù)[1,2,24,25];另一種是基于差頻的測(cè)量技術(shù)[26—29].利用這兩種技術(shù)建立的光梳系統(tǒng)分別稱為自參考光學(xué)頻率梳和單塊光學(xué)頻率梳.自參考技術(shù)測(cè)量飛秒脈沖的載波包絡(luò)相移頻率的原理是在寬度大于一個(gè)光學(xué)倍頻程的光譜中取出低頻成分fl=nlfrep+δ和高頻成分fh=nhfrep+δ,將低頻成分倍頻,可得到2fl=2nlfrep+2δ,,然后再與高頻成分拍頻,如果保證nh=2nl,則拍頻信號(hào)fh-2fl=δ正好為載波包絡(luò)相移頻率.這里要求飛秒脈沖光譜范圍必須大于一個(gè)光學(xué)倍頻程,這種光譜既可以從飛秒振蕩器直接獲得,也可以在腔外利用光子晶體光纖產(chǎn)生超連續(xù)擴(kuò)展光譜.直接輸出大于一個(gè)光學(xué)倍頻程光譜的飛秒振蕩器,在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)是非常困難的,目前也只有美國(guó)麻省理工學(xué)院一家報(bào)道他們采用自己設(shè)計(jì)的雙啁啾鏡獲得了這樣的
【作者單位】: 中國(guó)科學(xué)院物理研究所;中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái);
【基金】:國(guó)家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào):60808007,11078022)資助項(xiàng)目
【分類號(hào)】:P111
【參考文獻(xiàn)】
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1 田金榮,魏志義,王鵬,趙玲慧,王兆華,張軍,韓海年,張杰;亞飛秒被動(dòng)同步摻鈦藍(lán)寶石激光器[J];物理學(xué)報(bào);2005年01期
2 韓海年;張煒;佟娟娟;王延輝;王鵬;魏志義;李德華;沈乃o
本文編號(hào):2514413
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