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中科院太阳自适应光学技术研究取得重要进展

导读: 自适应光学闭环工作后,图像质量有了显著提高。同时,自适应光学系统能够实现对太阳黑子的长时间稳定闭环工作,为高分辨力太阳光谱和偏振观测提供了有利条件。

  在国家高技术计划和国家自然科学基金天文联合基金重点项目的支持下,中科院光电所太阳自适应光学研究小组成功研制太阳活动区多波段同时成像试验系统,并对37单元太阳自适应光学(AO)试验系统进行了技术升级,突破了白天太阳自适应光学系统时间带宽要求高、高帧频相关夏克—哈特曼波前探测、高速波前实时处理控制以及多波段太阳高分辨力同时成像等技术难题,于6月16日在云南天文台1米红外太阳望远镜上实现了对太阳扩展目标的低阶自适应光学校正,获得了太阳活动区多波段高分辨力层析图像。图1和图2分别展示了活动区NOAA 1769和NOAA 1770的4波段(G-band、TiO、He I、Fe I)的高分辨力监测图像,第一、二、三行分别是自适应光学开环、自适应光学闭环、自适应光学校正图像重建处理后的图像。自适应光学闭环工作后,图像质量有了显著提高。同时,自适应光学系统能够实现对太阳黑子的长时间稳定闭环工作,为高分辨力太阳光谱和偏振观测提供了有利条件。

  相较于夜天文自适应光学系统,太阳自适应光学系统主要面临两方面技术挑战。一方面,太阳自适应光学系统白天采用可见光波段观测,视宁度较夜间差,无论在空间带宽还是时间带宽上,太阳自适应光学系统的要求都更高。另一方面,夜天文自适应光学系统针对点源目标,波前探测采用质心算法;太阳自适应光学系统针对黑子、米粒等低对比度扩展目标,波前探测采用相关算法,其实现难度和运算量都高于质心算法。

  目前,课题组完成了提高系统时间带宽等关键技术攻关,下一步将致力于提高系统的空间带宽,即提高系统校正高阶像差的能力,研制127单元太阳自适应光学系统。为1米红外太阳望远镜配备127单元自适应光学系统,将使其成为太阳观测的利器,利用其获得的高质量观测数据,太阳物理学家就能对太阳磁场的产生、太阳磁场活动、色球和日冕的结构等物理问题开展深入研究,不断完善人们对太阳活动现象物理本质的了解,促进太阳物理研究的进一步发展。

图1 活动区NOAA 1769多波段高分辨率检测图像

图2 活动区NOAA 1770多波段高分辨率检测图像

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