DARKNESS: A Microwave Kinetic Inductance Detector Integral Field Spectrograph for High-Contrast Astronomy
我们目前的黑暗（暗斑近红外能量分辨超导分光光度计），第一个计划的积分场光谱仪使用光学/近红外微波动力学电感探测器（MKID）的高对比度成像。MKID提供的光子计数和同步低分辨率光谱学将实现实时散斑控制技术和帧速率下的后处理散斑抑制，能够解决目前限制地面高对比度成像的大气散斑。“黑暗”现在在帕洛玛天文台的PALM-3000极端自适应光学系统和恒星双日冕仪后面运行。在这里，我们描述的动机，设计和表征的仪器，早期的天空结果，和未来的前景。
2018-04-17 astro-ph.EP astro-ph.IM
First demonstration of OH suppression in a high efficiency near-infrared spectrograph
地面近红外天文学受到高层大气中OH分子振转衰变产生的大气发射谱线森林的严重阻碍。这些线条的极端亮度，以及它们的空间和时间变化，使得精确的天空减法变得困难。用OH抑制仪器选择性地过滤这些谱线一直是近红外光谱的长期目标。我们以前已经表明了光纤布拉格光栅与光子灯笼相结合，实现OH抑制的功效。在这里，我们报告的PRAXIS，一个独特的近红外光谱仪，是优化的OH抑制与光纤布拉格光栅。我们第一次表明，OH抑制（任何类型）是可能的高整体吞吐量（18%的端到端），并提供OH抑制的相对优势的例子。
2020-01-13 astro-ph.IM
FIRST-PL: Commissioning the first visible photonic lantern spectrograph for sub-diffraction-limit astronomy on Subaru/SCExAO
University of Hawai‘i（夏威夷大学）；University of Hawaii at Manoa（夏威夷大学马诺阿分校）；Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan（昴星团望远镜，日本国立天文台）；Observatoire de Paris, Université PSL（巴黎天文台，巴黎文理研究大学）；Steward Observatory, University of Arizona（斯图尔德天文台，亚利桑那大学）；Astrobiology Center（天体生物学中心）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，IPAG）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Sydney Institute for Astronomy, School of Physics, The University of Sydney（悉尼天体物理研究所，悉尼大学物理学院）；Optical Sharpeners（光学锐化器）；California Institute of Technology（加州理工学院）；Sydney Astrophotonic Instrumentation Laboratory, School of Physics, The University of Sydney（悉尼天体光子仪器实验室，悉尼大学物理学院）；Astralis, School of Physics, University of Sydney（Astralis，悉尼大学物理学院）；University of Texas, San Antonio（得克萨斯大学圣安东尼奥分校）
该研究调试了昴星团望远镜/SCExAO上首台可见光子 Lantern 光谱仪FIRST-PL，采用光子 Lantern 实现多模转单模输出，具高注入效率与通量提升，支持三种观测模式，推动了亚衍射极限天文学的光子仪器发展。
2026-08-06 astro-ph.IM
A dual cavity Fabry-Perot device for high precision Doppler measurements in astronomy
提出了一种双腔法布里-珀罗干涉仪作为天文摄谱仪的波长校准器和稳定跟踪装置。FPI由两个相邻的腔体组成，腔体雕刻在低膨胀整体式垫片上。低精细度天文腔用于产生均匀的参考线网格以校准光谱仪，而高精细度锁定腔用于使用光学频率标准跟踪参考线的稳定性。用有限元法定量分析了温度和振动扰动对两腔体长度的影响。提出了一种具有分数长度变化$ΔL/L \approx 1.5\times 10^{-12}$的优化安装几何形状。我们还确定了必要的条件，以抑制两个腔之间的相对长度变化远低于10 $^{-10}$ ~m，从而促进准确的尺寸跟踪和生成稳定的参考光谱多普勒测量在10厘米$^{-1}$水平。
2017-01-24 astro-ph.IM
Design, simulation and characterization of integrated photonic spectrographs for Astronomy I: Generation-I AWG devices based on canonical layouts
我们提出了一个实验研究，我们的第一代定制开发的阵列波导光栅（AWG）在二氧化硅平台上的光谱应用在近红外天文学。我们提供了一个全面的描述的设计，数值模拟和表征的几个AWG设备的光谱分辨率为15,000 - 60,000天文H波段。我们评估的光谱特性的制造设备的插入损耗和估计的光谱分辨能力，并比较结果与数值模拟。我们估计分辨率高达18，900从输出通道3 dB传输带宽。基于第一次的表征结果，我们选择了两个候选AWG的进一步处理，通过去除输出波导阵列和抛光的输出面的光学质量与集成的目标作为主要的衍射元件在交叉色散光谱仪。我们进一步研究了处理后的任意波导光栅在直接成像模式下的光谱分辨率、几何相关的散焦像差和光谱图像的偏振灵敏度方面的成像特性。我们确定相位误差控制，双折射控制和像差抑制作为未来研究和发展的三个关键领域，在天文学领域的高分辨率AWG光谱。
2021-07-13 astro-ph.IM physics.optics
Demonstration of a multimode-to-multimode photonic lantern for astronomy
Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC（安达卢西亚天体物理研究所）；Sydney Astrophotonic Instrumentation Laboratories, School of Physics, The University of Sydney（悉尼大学物理学院悉尼天体光子学仪器实验室）；Centro Astronómico Hispano en Andalucía, Observatorio de Calar Alto（安达卢西亚西班牙天文中心卡拉阿尔托天文台）；Astrophotonics (innoFSPEC), Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP)（波茨坦阿基米德天体物理研究所天体光子学部门）；Institut für Physik und Astronomie, Universität Potsdam（波茨坦大学物理与天文学研究所）
本研究首次演示面向天文学的多模转多模光子灯笼，其测得效率超90%，可实现高效多模光束组合，为可扩展模块化望远镜概念提供重要支撑。
2026-09-07 astro-ph.IM
Astrophotonics: astronomy and modern optics
天文学的大部分进步都是由仪器的发展推动的，从第一台望远镜到光纤光谱仪。在这篇综述中，我们描述了天体光子学领域，光子学和天文仪器的组合，有可能推动下一代的发展。我们从已经被确定为可能受益于天文光子设备的科学案例开始。然后，我们将讨论该领域的设备，方法和发展以及它们提供的优势。最后，我们描述了该领域未来可能的发展及其对天文学的影响。
2020-11-08 astro-ph.IM
Potential of commercial SiN MPW platforms for developing mid/high-resolution integrated photonic spectrographs for astronomy
集成光子光谱仪为天文仪器的极端小型化提供了一条途径，这将极大地有利于超大型望远镜和未来的太空任务。这些设备首先需要优化天文应用，其中包括设计，制造和现场测试。鉴于光子制造的高成本，多项目晶圆（MPW）SiN产品，其中用户购买一部分晶圆，提供了一个方便和负担得起的途径来开发这项技术。在这项工作中，我们研究了MPW代工厂常用的两种SiN波导几何形状的潜力，即正方形和矩形剖面，以确定它们如何影响1.5 $μ$ m左右的中高分辨率阵列波导光栅光谱仪的性能。具体来说，我们提出的结果从详细的模拟模式的大小，形状和偏振特性，和相位误差的影响上的吞吐量和串扰，以及一些实验室的耦合和传播损耗的结果。根据MPW运行公差和我们的相位误差研究，我们估计可以使用MPW运行开发R $\sim$ 10，000的AWG，并且可以使用更可靠的专用制造运行实现更高的分辨率。根据制造和设计优化，可以使用SiN平台实现吞吐量$\sim 60\%$。因此，我们表明，SiN MPW产品是非常有前途的，并将在天文学集成光子光谱仪的发展中发挥关键作用。
2021-06-08 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Demonstration of a Near-IR Laser Comb for Precision Radial Velocity Measurements in Astronomy
我们描述了一个成功的努力，以产生一个激光梳约1.55 $μ$米的天文H波段使用的方法的基础上的线参考，电光调制频率梳。我们讨论了实验装置，实验室结果，并证明在美国宇航局红外望远镜设施（IRTF）的概念演示和EQUIK-II望远镜。激光梳具有$<$ 200 kHz的经证实的稳定性，对应于~0.3 m/s的多普勒精度。这项技术与高光谱分辨率摄谱仪配合使用时，有望使$<$的径向速度精度达到$<$ 1 m/s，适用于探测冷M型恒星宜居带中地球大小的行星。
2015-01-11 astro-ph.IM physics.optics
Demonstration of an efficient, photonic-based astronomical spectrograph on an 8-m telescope
我们首次展示了一个高效的，基于光子的天文摄谱仪上的8米斯巴鲁望远镜。一个极端的自适应光学系统与光瞳切趾光学系统相结合，以有效地将光直接注入单模光纤，该单模光纤馈送基于阵列波导光栅技术的紧凑型交叉色散光谱仪。该仪器目前提供的从天空到探测器的吞吐量为5%，我们概述了可以轻松升级到~13%（假设耦合效率为50%）。在1550 nm处，从单模光纤到检测器的隔离摄谱仪吞吐量为42%。进入单模光纤的耦合效率受到给定夜晚可实现的Strehl比的限制。到目前为止，在Strehl比为60%的情况下，已经实现了47%的耦合效率。对自适应光学系统的改进最终将使斯特列尔比达到90%，耦合度达到67%。这项工作表明，先进技术的独特组合能够实现紧凑和高效的光谱仪，为未来超大型和超大型望远镜的仪器设计开创了先例。
2017-08-26 astro-ph.IM physics.optics
Automatic Spectroscopic Data Reduction using BANZAI
近年来，时域天文学既增加了数据量，也增加了数据缩减的紧迫性。光谱提供了对天体物理现象的关键见解，但需要复杂的简化。拉斯坎布雷斯天文台有六台摄谱仪：两台低色散FLOYDS仪器和四台NRES高分辨率阶梯光栅摄谱仪。我们提出了一个扩展的数据简化框架，BANZAI，自动处理光谱，没有人的互动。我们还介绍了我们为人类审查和光谱减少的改进开发的交互式工具。这里介绍的工具对于最大限度地提高当前和未来时域天文学的科学产量至关重要。
2022-12-21 astro-ph.IM
HARPO, a gas TPC active target for high-performance $γ$-ray astronomy; demonstration of the polarimetry of MeV $γ$-rays converting to $e^+ e^-$ pair
灵敏度在1兆电子伏以上的$γ$射线偏振计还没有飞上太空。$γ$-射线偏振测量将是宇宙源中工作的辐射过程的一个新窗口，这些过程产生线性偏振发射，每个过程具有不同的偏振分数。HARPO合作已经设计，建造和表征束上的气体TPC活性靶，我们已经证明了第一次的线性偏振MeV $γ$-射线束的偏振，从转换到$e^+ e^-$对的分析。
2018-10-03 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Astrophotonic Spectrographs
天文光子学是光子技术的应用，用于引导，操纵和分散来自一个或多个望远镜的光，以有效和具有成本效益的方式实现天文学的科学目标。利用光子学在天文光谱学中的优势是一种很有前途的方法，可以使下一代大型望远镜的光谱仪小型化。它主要可以通过利用芯片或一组光纤上光子结构的二维性质来实现，从而将光谱仪器的尺寸减小到几厘米，重量减少到几百克。目前正在开发的各种各样的天文光子光谱仪，包括阵列波导光栅（AWG），光子阶梯光栅（PEG）和傅里叶变换光谱仪（FTS）。这些天文光子设备是灵活的，更便宜的大规模生产，更容易控制，更不容易受到振动和弯曲比传统的天文光谱仪。这些光谱仪的应用范围从天文学到生物医学分析。本文对这类新的天文摄谱仪作一简要的评述。
2019-05-30 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Towards Quantum Telescopes: Demonstration of a Two-Photon Interferometer for Quantum-Assisted Astronomy
针对经典光学干涉测量长基线扩展成本高、角分辨率受限的问题，提出无需站点间光学链路的新型双光子干涉仪，台式模拟实验验证了光子对探测的相关性，为大幅提升干涉基线和天体测量精度开辟新路径。
2023-01-24 astro-ph.IM quant-ph
Method for tilt correction of calibration lines in high resolution spectra
技术进步导致天文摄谱仪设计能力的提高，允许高精度光谱学，从而扩大了观测天文学的领域。高分辨率摄谱仪使用中阶梯光栅，在更高的订单，提供更详细的光谱。通常，在光谱中观察到曲率和倾斜线，这是由于相应光谱仪的设计权衡而引起的。去除这些伪影可以帮助避免错误的通量计算和线质心位置误解，这可以帮助更好地预测波长校准模型。在本文中，我们提出了一种后处理技术，我们开发的光谱中的曲率和倾斜校正。本文介绍了对Hanle Echelle摄谱仪（HESP）、Magellan Inamori Kyocera Echelle摄谱仪（MIKE）和X-shooter摄谱仪的Fabry-Perot和Th-Ar定标谱的校正技术。
2021-11-01 astro-ph.IM
A new photopolymer based VPHG for astronomy: The case of SN 2013fj
对超新星近红外辐射的光谱研究可以得出关键的量，这些量可以更好地解释膨胀气体的物理条件，例如CaII IR HVF光谱特征。因此，衍射光学元件（DOE）的光谱覆盖范围必须在8000 - 10000埃（对于低z源），并具有合理的信噪比（S/N）和中低分辨率。为了满足所有这些要求，我们开发了一种基于拜耳材料科学公司开发的创新光敏材料的体相位全息光栅（VPHG）。我们通过在AFOSC光谱仪可用的Asiago Copernico望远镜上观察SN 2013 fj作为案例研究来证明这种新DOE的能力。
2014-01-31 astro-ph.IM
Focus Demo: CANFAR+Skytree: A Cloud Computing and Data Mining System for Astronomy
这是CANFAR+Skytree海报（Ball 2012）的配套Focus Demonstration文章，展示了Skytree机器学习软件在加拿大高级天文研究网络（CANFAR）云计算系统上的使用。CANFAR+Skytree是世界上第一个用于天文学数据挖掘的云计算系统。
2013-12-14 astro-ph.IM
Astrophotonic micro-spectrographs in the era of ELTs
下一代直径可达39米的超大望远镜（ELT）将在未来十年内开始运行，并为仪器的发展带来新的挑战。不断发展的天文光子学领域（在天文学中使用光子技术）可以部分解决这个问题，它允许大规模生产结合各种光学功能的完全集成和强大的仪器，并有可能减少仪器的尺寸，复杂性和成本。在本文中，我们专注于集成显微光谱仪的发展及其潜在的ELT。我们盘点了目前正在开发的已识别技术，并比较了不同概念的性能。我们表明，在目前的单模仪器的情况下，集成光谱仪利用，例如，光子灯可以是达到期望性能的解决方案。然而，从长远来看，显然需要开发多模式设备，以提高整体吞吐量和灵敏度，同时降低仪器的复杂性。
2014-08-06 astro-ph.IM
Broadband Low-Resolution Spectrograph - SpectrumMate LR
University of Science and Technology of Hanoi（河内科学技术大学）；TNU Observatory, Tay Nguyen University（大叻大学大叻天文台）；Quy Nhon Observatory, ExploraScience（归仁天文台，ExploraScience）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）；CSMES, The American University of Paris（巴黎美国大学CSMES）；Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, CEA, CNRS, AIM（巴黎萨克雷大学、巴黎西岱大学、CEA、CNRS、AIM）
SpectrumMate LR是一种面向业余天文爱好者和教育者的低成本宽带低分辨率光谱仪，通过光谱分析实现恒星分类和温度测量，为天文观测提供新的可能性。
2025-11-06 astro-ph.IM
A Do-it-yourself Spectrograph Kit for Educational Outreach in Optics and Photonics
我们设计并建造了一个自己动手的光谱仪组件，以展示光谱学的概念，这是探索宇宙不可或缺的工具。该光谱仪是为光学波段（400-750 nm）设计的。它使用一个透射光栅来分散光线，并使用一个网络摄像头来测量光谱。该摄谱仪提供约1000的分辨能力（$λ/δλ$）。该演示涉及成本低于500日元的现成材料，因此很容易为学校或公共环境构建演示套件。这套教材非常适合进行各种科学实验，并让学生获得实践经验，学习相干性、光谱阶数、分辨力、吸收和发射光谱等概念。所有这些概念都是现代天文观测以及STEM中其他各种领域（如生物医学工程，化学分析，食品和水质等）不可分割的一部分。
2019-05-30 astro-ph.IM physics.ed-ph
First starlight spectrum captured using an integrated photonic micro-spectrograph
光子技术由于其占地面积小和固有的坚固性，越来越多地被考虑纳入下一代天文仪器。在本文中，我们提出的结果，从第一个望远镜演示的微型光子摄谱仪的天文学，通过获得光谱跨越整个H波段从几个恒星目标。原型在3.9米英澳望远镜上进行了测试。特别是，我们提出了一个光谱的变星Pi 01 Gru，观察CO分子的吸收带，在1600 nm的分辨率R = 2500。此外，我们成功地证明了通过使用多个光纤输入，用单个光谱仪芯片同时采集多个光谱。
2012-08-22 astro-ph.IM physics.ins-det
Data inversion for over-resolved spectral imaging in astronomy
我们提出了一个原始的方法重建一个三维物体具有两个空间维度和一个光谱维度提供的数据由斯皮策太空望远镜上的红外狭缝摄谱仪。在获取期间，光通量在到达二维传感器之前通过包括四个主要元件（望远镜孔径、狭缝、衍射光栅和光学畸变）的复杂过程而变形。这项工作的独创性在于物理建模，在积分形式，这一过程中的数据形成连续变量。反演也接近连续变量的半参数格式分解成一个家庭的高斯函数的对象。该估计是建立在一个确定性的正则化框架作为二次准则的最小值。这些特性赋予我们的方法过度解析的能力。它的性能说明使用真实和模拟数据。我们还提出了一个研究的分辨率显示了1.5倍的改善相对于传统的方法。
2009-02-11 astro-ph.IM
Comparative Study of Hollow-Core and Standard Optical Fibers for Astronomy
Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；University of Limoges（利摩日大学）；GLOphotonics
针对光纤天文光谱仪在蓝光波段传输效率低的问题，比较了抑制耦合空心光纤（IC-HCF）与标准多模光纤的性能，通过模拟下一代望远镜光纤定位器运动造成的弯曲、扭转等损耗，评估了IC-HCF在蓝光光谱中的优势及集成可行性。
2026-06-18 astro-ph.IM
The infrared imaging spectrograph (IRIS) for TMT: the science case
红外成像光谱仪（IRIS）是为30米望远镜（TMT）设计的第一台光仪器。IRIS是一个成像仪的组合，它将覆盖TMT衍射极限（4质量采样）的16.4”视场，以及一个积分场单元光谱仪，它将以4-50质量尺度对物体进行采样。IRIS将开辟观测参数空间的新领域，使天文学的各个领域取得重大进展。我们提出的科学案例和IRIS的性能要求。最终，摄谱仪将能够对高红移星系的运动学和内部化学丰度进行非常清晰和灵敏的研究，从而揭示早期星系演化的许多场景。凭借前所未有的系外行星成像和光谱学，IRIS将允许对一系列当前技术无法访问的行星系统进行详细探索。通过揭示附近星系中已分辨的恒星星族的细节，它将直接探测像我们银河系这样的系统的形成。因为它将有可能直接表征恒星初始质量函数在许多环境中，并在银河系以外的星系，IRIS将能够更好地了解恒星是否在不同的条件下形成不同。IRIS将揭示低质量星系中心的详细运动学，允许测试黑洞形成的场景。最后，它将彻底改变再电离和宇宙中形成的第一个星系的特征。
2010-07-12 astro-ph.IM
Demonstration of a Single-Laser-Diode-Pumped Ti:Sapphire Astrocomb on the Southern African Large Telescope
Heriot-Watt University（赫瑞-瓦特大学）；Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Alexandria University（亚历山大大学）；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）；LASEROPTIK GmbH（LASEROPTIK有限公司）；South African Astronomical Observatory（南非天文台）；University of York（约克大学）
研究团队在南非大望远镜上演示了一款新型简单的天文光梳，为其高分辨率光谱仪提供全红通道校准，获得波长解与线扩散函数，该架构可扩展至蓝波段，有望推广天文光梳技术。
2026-08-06 astro-ph.IM
Characterization and on-sky testing of photonic, AWG-based astronomical spectrographs
Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange（蔚蓝海岸大学，蔚蓝海岸天文台，法国国家科学研究中心，拉格朗日实验室）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of California, Los Angeles (UCLA)（加州大学洛杉矶分校）；Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，天体物理学与行星学研究所）；Aix Marseille Université, CNRS, LAM (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille) UMR 7326（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心，马赛天体物理实验室）
该研究表征了用于高分辨率近红外光谱干涉测量的AWG芯片，构建了CoLiBRIS-AWG光谱仪原型，在PAPYRUS AO系统上完成在轨测试，为评估光子学光谱学用于未来紧凑型天文仪器开发的能力提供了初步结果。
2026-09-29 astro-ph.IM
First supra-THz Heterodyne Array Receivers for Astronomy with the SOFIA Observatory
本文介绍了用于远红外天文学的超太赫兹外差阵列。低频阵列（LFA）设计为使用双极化配置中的2x 7像素基于波导的HEB混频器阵列覆盖1.9-2.5 THz范围。高频阵列（HFA）将使用7像素基于波导的HEB混频器阵列在~4.745 THz处对[OI]线进行观测。本文介绍了这两个阵列的共同设计，冷却到4.5 K，使用闭合循环脉冲管技术。然后，我们展示了第一个具有14个像素（LFA）的阵列的实验室和望远镜表征，最终于2015年5月在SOFIA机载天文台上成功调试，观察到1.905 THz的[CII]精细结构转变。这是天文观测的第一次成功演示，外差焦平面阵列超过1太赫兹，也是第一次在机载平台上运行温度低于4.5 K的高功率闭合循环冷却器。
2015-12-09 astro-ph.IM
Developing arrayed waveguide grating spectrographs for multi-object astronomical spectroscopy
为了利用阵列波导光栅在天文学领域的多目标光谱学，我们概述了几种方法，其中标准的电信级芯片应进行修改。具体地说，通过去除抛物面喇叭锥形或多模干涉耦合器，并直接用光纤注入，分辨能力从2400 \pm 200（光谱分辨率为0.63 \pm 0.2 nm）增加到7000 \pm 700（0.22 \pm 0.02 nm）的三倍，同时获得77 \pm 5%的吞吐量。更重要的是，锥形的去除使得能够从多个光纤同时离轴注入，显著增加了可以一次获得的光谱数量（即观察效率）。在这里，我们报告说，~ 12个光纤可以同时注入我们的设备的自由光谱范围内，与20%的光纤放置在0.8毫米偏离中心的分辨率降低。
2012-01-23 astro-ph.IM physics.optics
ProtoDESI: First On-Sky Technology Demonstration for the Dark Energy Spectroscopic Instrument
暗能量光谱仪（DESI）正在建设中，它将利用重子声学振荡技术测量宇宙的膨胀历史。在为期5年的调查中，将测量超过14,000平方度的3500万个星系和类星体的光谱。位于基特峰国家天文台的Mayall望远镜的一个新的主焦点校正器将为5,000个单独的光纤馈电机器人定位器提供光线。这些光纤依次为10台宽带多目标光谱仪提供信号。我们描述了ProtoDESI实验，该实验于2016年8月14日至9月30日在4米Mayall望远镜上安装和调试。ProtoDESI是一项空中技术演示，目的是减少使用机器人光纤定位器将光纤与目标对准的技术风险，并保持操作DESI所需的稳定性。ProtoDESI主焦点仪器由三个光纤定位器、照明基准点和一个引导相机组成，安装在Mayall望远镜现有的Mosaic校正器后面。将光纤观察相机安装在望远镜的卡塞格伦笼中，并提供用于定位光纤的反馈计量。ProtoDESI还提供了一个平台，用于早期将硬件与DESI仪器控制系统集成，该系统控制子系统，提供与望远镜控制系统的通信，并收集仪器遥测数据。由于没有光谱仪，ProtoDESI使用安装在主焦点仪器上的光纤光度照相机监测光纤的输出。ProtoDESI成功地用机器人定位的光纤获取目标，并证明可以满足DESI的引导要求。
2018-05-02 astro-ph.IM
Astronomy with Cutting-Edge ICT: From Transients in the Sky to Data over the Continents (India-US)
天文学一直处于信息技术的最前沿，从照相底片时代到数字快照，再到现在的天空数字电影。这带来了数据爆炸与多TB的调查已经发生和即将到来的PB规模的调查。通过反复自动地扫描天空，天文学家发现了各种快速变化的现象--瞬变现象。像卡塔利娜实时瞬变调查（CRTS）这样的调查立即发布了瞬变的详细信息，因为其中许多瞬变在几分钟内就会消失，重要的是要获得额外的观测结果，以确定它们的性质。这涉及到能够实时组合各种数据集，无论大小。有了亚太先进网络（APAN）和印度国家知识网络（NKN）这样的网络，我们就可以在各大洲之间实时传输数据。在这里，我们描述的现场演示，我们能够进行每秒几百兆比特（Mbps）的数据传输速度之间的加州理工学院（加州理工学院，美国）和大学间天文学和天体物理学中心（IUCAA，印度）。该项目展示了机器如何使用复杂的软件和网络来快速做出决策，以应对复杂的异构数据。虽然更广泛的影响涵盖了社会的各个方面（灾害响应，电网，地震等等），但我们使用天文学来展示APAN和NKN如何使其成为可能。
2012-01-05 astro-ph.IM
Automatic Echelle Spectrograph Wavelength Calibration
时域天文学和越来越多的系外行星候选者要求可靠，鲁棒和自动波长校准。我们提出了一种算法的波长校准埃歇尔光谱仪，使用顺序提取的光谱和实验室波长的列表。我们的方法是全自动的，不需要某些光谱特征的像素位置来锚定波长解决方案，也不需要每个衍射级的真实阶数。我们使用的光谱特征，在相邻的订单重复建立的波长解决方案的尺度不变的组成部分。然后，我们将光谱特征的中心波长与实验室波长相匹配，以建立波长解决方案的尺度和高阶分量。我们证明了我们的方法上的四个摄谱仪的Las Cumbres天文台的网络的机器人Echelle摄谱仪（NRES），高精度径向速度行星搜索器（HARPS）摄谱仪，和合成数据。在NRES上获得了10 m/s的速度等效精度。我们在HARPS上实现了1 m/s，这与HARPS团队报告的精度一致。在合成数据上，我们实现了由高斯质心误差设定的速度精度。我们的算法很可能适用于除了这里介绍的五种光谱仪之外的各种光谱仪。我们提供了一个开源Python包xwavecal（https：//github.com/gmbrandt/xwavecal/），它输出波长校准光谱以及光谱特征的波长。
2020-05-12 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
On-axis afocal telescopes as framework for Cubesat based astronomical imagers and slit-less spectrographs
针对Cubesat受限包络和指向稳定性难题，提出同轴无焦望远镜设计作为天文成像仪和无狭缝光谱仪框架，通过减少光学组件、在准直光束段引入精细转向机制提升灵敏度，并降低多仪器开发成本与复杂性。
2025-07-11 astro-ph.IM
Status of the Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA)
平流层红外天文台（SOFIA）是一个由美国和德国项目，是一个2.5米的红外线机载望远镜，由波音747-SP携带，在平流层飞行，高度高达45,000英尺（13.72公里）。该设备能够观察0.3 μm至1.6 mm的范围，平均透射率大于80%。SOFIA将在加州帕姆代尔的NASA德莱顿飞行研究中心飞机操作设施外进行。SOFIA科学任务操作（SMO）将位于加利福尼亚州莫菲特场的NASA艾姆斯研究中心。第一次科学飞行于2010年开始，到2014年将达到每年100次8至10小时飞行的完整运营时间表。该天文台预计将运行到2030年代中期。SOFIA的七个焦平面仪器的初步补充包括宽带成像仪、将分辨尘埃和大分子引起的广泛特征的中等分辨率光谱仪，以及能够以亚千米/秒分辨率研究原子和分子气体运动学的高分辨率光谱仪。我们描述了SOFIA设施，并概述了一般的科学界和未来仪器开发的观测机会。总结了SOFIA第一代仪器的操作特性。飞行试验计划的状态进行了讨论，我们显示的第一光图像获得的波长从5.4至37微米的FORCAST成像相机。有关SOFIA的更多信息，请访问http://www.sofia.usra.edu和http://www.sofia.usra.edu/Science/docs/SofiaScienceVision051809-1.pdf
2011-02-05 astro-ph.IM
CUBES Phase A design overview -- The Cassegrain U-Band Efficient Spectrograph for the Very Large Telescope
介绍了用于甚大望远镜的卡塞格伦U波段高效摄谱仪（CUBES）的基本概念设计。CUBES将在地面紫外线（UV）中为8 - 10米级望远镜的光谱学提供前所未有的灵敏度，跨越从300纳米开始的> 100纳米的带宽，这是从地面可以到达的最短波长。该设计已针对端到端效率进行了优化，并提供了R > 20000的光谱分辨率，这将开启太阳系，银河系和银河系外天文学的广泛新主题。该设计还具有第二个较低分辨率（R \sim 7000）模式，并可选择光纤连接到UVES仪器，以在更长的波长进行同时观测。在这里，我们提出的光学，机械和软件设计的各个子系统的仪器后，A阶段的研究项目。我们讨论了布局选择的预期性能，并强调了一些性能权衡考虑，以最好地满足仪器的顶级要求。我们还介绍了基于模型的系统工程方法，用于组织和管理项目活动和接口，在这种情况下，越来越有必要将这些工具集成在复杂的天文项目的发展。
2022-03-29 astro-ph.IM
Simulation and Optimization of an Astrophotonic Reformatter
图像分割是天文学中的一项重要技术。它允许仪器设计者减小光谱仪的狭缝宽度，提高光谱分辨率，同时保持吞吐量。传统上，这是使用体光学器件（bulk optics）（例如反射镜和棱镜）来完成的，然而最近也使用了被称为光子灯笼（PL）和光子重定格式器（photonic reformatter）的天文光子组件。这些设备将来自望远镜的多模（MM）输入光重新格式化为单模（SM）输出，然后可以重新排列以适应摄谱仪。光子切割器（PD）就是这样一种设备，旨在减少光谱仪尺寸对望远镜孔径的依赖并消除模式噪声。我们模拟PD，通过优化吞吐量和几何设计，使用Soplink和BeamProp。模拟的器件显示出在8%和20%之间的透射率，这取决于所应用的自适应光学（AO）校正的类型，与实验结果很好地匹配。我们还研究了我们的理想化模型的PD和显示，狭缝的重心随时间的变化只有轻微的，这意味着模式噪声的贡献是非常低的相比，传统的光纤系统。我们进一步优化了我们的模型设备，以实现更高的吞吐量和更低的模态噪声。该装置将产量提高了6.4%，并将狭缝输出的移动减少了50%，进一步提高了稳定性。这表明正确模拟这类装置的重要性，包括大气影响。我们的工作补充了该领域最近的工作，对于优化未来的光子重定格式器至关重要。
2018-05-02 astro-ph.IM
GNOSIS: the first instrument to use fibre Bragg gratings for OH suppression
GNOSIS是一种原型天文光子仪器，它利用由光纤布拉格光栅和光子灯组成的OH抑制光纤来抑制1.47-1.7微米之间的103个最亮的大气发射双峰。GNOSIS在3.9米英澳望远镜上使用IRIS 2摄谱仪，以展示OH抑制纤维的潜力，但也可能与任何望远镜和摄谱仪组合使用。与以前的大气抑制技术不同，GNOSIS在色散之前以纯粹取决于波长的方式抑制线路。我们目前的仪器设计和报告的结果，实验室和天空测试从调试。虽然这些测试证明了OH抑制纤维的高通量和对天际线的优异抑制，但令人惊讶的是，GNOSIS没有产生线间背景的显著降低，并且GNOSIS和IRIS 2的灵敏度与IRIS 2大致相同。目前还不清楚行间背景没有减少是由于物理源还是系统误差，因为观测结果是探测器噪声主导的。OH抑制光纤可能会在自适应光学或更高的水平上影响地基天文学。然而，直到线间背景的明显减少和灵敏度的相应增加被证明，与光纤馈送光谱仪配对的优化的OH抑制光纤将至少在低分辨率下提供真正的益处。
2013-04-11 astro-ph.IM
A report on the First Technology Demonstration mission of the Little UV Camera (LUVCam1)
Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics, University of Toronto（多伦多大学邓普天文学与天体物理研究所）；David A. Dunlap Department of Astronomy & Astrophysics, University of Toronto（多伦多大学大卫·A·邓普普天文学与天体物理学系）；Cosmic Frontier Labs, Oakland, USA（美国奥克兰宇宙前沿实验室）；Department of Theoretical Physics and Astrophysics, Faculty of Science, Masaryk University（马萨里克大学理学院理论与天体物理学系）；University of Toronto Institute for Aerospace Studies（多伦多大学航空航天研究学院）；Konkoly Observatory, Research Centre for Astronomy and Earth Sciences, Budapest, Hungary（匈牙利布达佩斯地球科学研究中心孔科利天文台）
本文报告LUVCam1在轨演示结果，验证GSENSE4040 CMOS传感器性能，为QUVIK卫星做准备，并展示利用新航天方法鉴定COTS传感器用于天文任务的可行性。
2026-09-21 astro-ph.IM
On-sky demonstration of dual-field interferometry at the CHARA Array
The CHARA Array of Georgia State University Mount Wilson Observatory Mount Wilson California USA（佐治亚州立大学查拉阵列威尔逊山天文台）；Department of Astronomy University of Michigan Ann Arbor Michigan USA（密歇根大学天文学系）；School of Physics and Astronomy University of Exeter Exeter United Kingdom（埃克塞特大学物理与天文学院）；Université Côte d’Azur Observatoire de la Côte d’Azur CNRS Laboratoire Lagrange Nice France（蔚蓝海岸大学蔚蓝海岸天文台法国国家科学研究中心拉格朗日实验室）
本研究在CHARA阵列完成双场干涉测量的实测演示，利用MIRC-X和MYSTIC光束组合器对α Piscium进行观测，分辨子系统并测量相对天体测量，还开展相关测试与模拟以扩展该模式至暗弱目标。
2026-08-19 astro-ph.IM
Spectral Analysis Code: PARAS SPEC
从恒星光球层发出的光是恒星性质的独特标志。这些恒星线的行为取决于恒星的表面温度、质量、演化状态和化学成分。随着高分辨率摄谱仪的出现，加上全球各地的中口径和大口径望远镜，天文学界可以获得大量高分辨率和高信噪比的数据。除了径向速度（RV）的研究，这些数据为我们提供了独特的机会来研究恒星的化学成分和大气特性。用于导出这些参数的过程必须是自动化的，并且能够很好地适应任何高分辨率摄谱仪提供的数据。本文介绍了一个用于处理1.2米望远镜与PARAS摄谱仪耦合的高分辨率光谱数据的IDL程序PARAS SPEC。阿布，印度。该代码也适用于其他光谱仪的数据。程序PARASSPEC主要基于两种方法，即综合谱拟合法和等效宽度法，通过分析恒星光谱来估算恒星大气参数。合成光谱拟合方法是指用不同的合成光谱对一组恒星参数进行拟合。第二种方法是基于等效宽度（EWs）的方法，该方法用于从观测的光谱中导出一组Fe~I和Fe~II线的丰度。详细的方法来设计这个代码和比较的结果，从文献值本文提出。
2016-10-23 astro-ph.IM astro-ph.SR
Demonstration of On-Sky Calibration of Astronomical Spectra using a 25 GHz near-IR Laser Frequency Comb
我们描述和表征的25 GHz的激光频率梳的基础上腔过滤铒光纤锁模激光器。该梳提供跨越1450 nm至1700 nm的光学频率的均匀阵列，并且通过使用全球定位系统参考原子钟来稳定。这梳被部署在9.2米的Hobby-Eberly望远镜在麦当劳天文台，它被用作径向速度校准源的光纤馈路近红外光谱仪。在四个晚上，在三个阶梯光栅的顺序观察恒星目标，径向速度精度为\sim 10米/秒（\sim 6兆赫），实现了从梳状校准光谱。
2012-04-04 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.atom-ph
On-sky Demonstration of Subdiffraction-limited Astronomical Measurement Using a Photonic Lantern
本文首次在天空演示了利用光子灯笼馈送光谱仪，通过光谱差分自校准策略，在单望远镜上实现亚衍射极限测量，以50微角秒精度重建Be星Hα发射盘并测量其不对称性。
2025-10-22 astro-ph.IM physics.optics
Ultrafast laser inscription: an enabling technology for astrophotonics
光子学在天文学中的应用在高度复用光谱学领域提供了重大优势，特别是当应用于超大望远镜时。这些包括近红外夜空光谱的抑制[J. Bland-Hawthorn等人，Opt. Express 12，5902（2004），S. G. Leon-Saval等人，Opt.Lett. 30，2545（2005）]和光谱仪的简化，使得它们可以集成到各个空间样本的光路中[J. Bland-Hawthorn等人，Proc SPIE 6269，62690 N（2006）]。有效地收集来自望远镜的光需要多模光纤和三维光子器件。我们提出了超快激光铭刻（ULI）[R. R. Thomson等人，Opt. Express 15，11691（2007）]作为制造用于天文光子应用的3D光子器件的最佳技术。
2009-08-10 astro-ph.IM
Experimental and on-sky demonstration of spectrally dispersed wavefront sensing using a photonic lantern
本研究利用8米Subaru望远镜的SCExAO平台，首次在轨演示了基于光子灯笼的光谱色散波前传感器，证明其能提高校正保真度，为未来开发紧凑型统一波前传感光谱仪奠定基础。
2025-05-01 astro-ph.IM physics.optics
A Compact, Ultra-High Resolution VIPA Spectrograph for Solar Spectroscopic Observations: Astrocomb Characterization and First Light
University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院云南天文台）；Nanjing University（南京大学）
提出一种基于虚拟成像相位阵列的紧凑型高分辨率光谱仪，通过天文梳校准实现30万以上分辨率，成功观测太阳五分钟振荡、太阳黑子磁展宽及Hα波段内Si I谱线。
2026-06-05 astro-ph.IM astro-ph.SR
Real-time experimental demonstrations of a photonic lantern wavefront sensor
本文在Subaru/SCExAO测试台上实时演示了光子灯笼波前传感器，能稳定校正约400 nm低阶像差和瓣状模式，在30 nm RMS时变误差下实现10倍抑制，为亚纳米级波前控制提供新途径。
2023-12-20 astro-ph.IM
Demonstration of a photonic lantern low order wavefront sensor using an adaptive optics testbed
我们演示了使用一个优化的5芯光子灯笼（PL），同时测量在望远镜焦平面的倾斜/倾斜误差，同时还提供输入到仪器。通过用PL代替单模（SM）光纤，我们表明，由于自适应光学系统中的非共路倾斜/倾斜像差，可以稳定输入到仪器的PSF。我们在两个不同的制度，（i）只使用外芯的倾斜/倾斜测量，同时馈与中央核心的仪器，（ii）使用所有的核心，以测量倾斜/倾斜时，在仪器中使用，如摄谱仪。在模拟中，我们的PL显示出在+/- 55毫弧秒的线性范围内检索倾斜/倾斜测量的能力。在1.55微米的设计中心波长处，配置（i）匹配轴上SM光纤的吞吐量，但随着远离该波长而下降。在配置（ii）中，我们利用PL的整个多模输入，导致与SM光纤相比整体吞吐量的潜在增加，同时消除模态噪声。
2018-09-21 astro-ph.IM physics.ins-det
First laboratory demonstration of iEFC for high-contrast imaging at small angular separation on ELT scales
Stewart Observatory, Univ. of Arizona（斯图尔特天文台，亚利桑那大学）
本文在SPEED测试平台上首次实验演示了iEFC技术，在分段瞳孔上实现1-4 λ/D小内工作角暗孔，证明其适用于ELT级高对比度成像与系外行星探测。
2026-09-30 astro-ph.IM
Toward Spectrum Coexistence: First Demonstration of the Effectiveness of Boresight Avoidance between the NRAO Green Bank Telescope and Starlink Satellites
NRAO与SpaceX合作测试了Starlink卫星的“望远镜视轴避让”方法，通过在卫星近视轴过境时改变或关闭下行信道，有效减少了GBT接收到的干扰信号，首次验证了该频谱共存技术的可行性。
2024-07-31 astro-ph.IM
Observational demonstration of a low-cost fast Fourier transform spectrometer with a delay-line-based ramp-compare ADC implemented on FPGA
在这项研究中，一种新型的傅里叶变换无线电频谱仪（称为全数字无线电频谱仪; ADRS）已被开发，其中所有的功能，包括一个无线电频谱仪，包括采样器和傅里叶计算单元被实现为一个现场可编程门阵列（FPGA）上的软核。采用了一种基于延迟线的斜坡比较模数转换器（ADC），并在FPGA上实现了ADC的两个主要部分：模拟-时间转换器（ATC）和时间-数字转换器（TDC）。ADRS $f$的采样率和量化比特率$n$由关系式$τ= \frac{1}{2^{n}f}$限制，其中$τ$是延迟线的延迟元件的等待时间。假定在FPGA上实现的延迟元件的典型延迟为$\sim10$ ps，则采用满足射电天文学要求的低量化比特率有利于实现高达$\sim$ 100 GSa/s的高采样率。此外，由于所提出的\ADRS不需要分立ADC，并且可以在批量生产的评估板上实现，因此其制造成本远低于传统光谱仪。ADRS原型使用PYNQ-Z1评估板制造，其值为$f$ = 600 MSa/s和$n$ = 6.6，$τ$为16.7 ps。测量了样机的性能，包括其线性和稳定性，并使用大坂府立大学1.85米毫米-亚毫米望远镜进行了测试观测;这证实了样机在真实无线电观测中的潜在应用。该样机的性价比（$\sim$ 800 USD GHz $^{-1}$）是传统无线电频谱仪的10倍，有助于在现代接收机系统中经济高效地覆盖$\sim100$ GHz中…
2021-04-01 astro-ph.IM
Balloon UV Experiments for Astronomical and Atmospheric Observations
紫外线（UV）窗口在很大程度上尚未通过天文学气球进行探索。我们在这里讨论了一个紧凑的近紫外光谱仪与纤维光学输入气球轻的发展。这是一个修改后的车尔尼-特纳系统，使用现成的组件构建。该系统是便携式的，可扩展到不同的望远镜。反射光学器件的使用减少了UV中的传输损耗。它采用图像增强CMOS传感器，在光子计数模式下工作，作为首选探测器。本文还讨论了为稳定地瞄准观测天文源而研制的轻型瞄准系统，以及提高其精度的方法，如使用自制的星敏感器等。我们的主要科学目标包括观测太阳系中明亮的天体，如肉眼可见的彗星、月球和行星。对行星的研究可以为我们提供有关行星极光的宝贵信息，有助于对其他行星和地球的大气进行建模和比较。另一个主要目标是研究漫射紫外线大气排放特征（气辉线）和痕量气体的柱密度。这个紫外窗口包括几条对大气化学很重要的谱线，例如SO2、O3、HCHO、BrO。光谱仪能够同时测量各种痕量气体，并且与机电痕量气体测量探头相比，在更高的海拔高度提供更好的精度。这些线污染了大多数天文观测，但特征很差。其他目标可能包括大气层中的精灵和高空燃烧产生的流星灰烬。我们最近的实验和观察与高空气球进行了讨论。
2016-08-23 astro-ph.IM
Night-sky emission correction techniques for high-resolution spectroscopy: Demonstration with NIRPS
Institut Trottier de recherche sur les exoplanètes, Département de Physique, Université de Montréal（蒙特利尔大学特罗蒂尔系外行星研究研究所）；Observatoire de Genève, Département d’Astronomie, Université de Genève（日内瓦大学天文学系天文台）；Observatoire du Mont-Mégantic（梅格antic山天文台）；Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, CAUP（波尔图大学空间与天体物理研究所）；Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto（波尔图大学理学院物理与天文学系）
本文开发的夜空发射校正算法已集成到NIRPS两套数据处理管道，可提升高分辨率光谱仪的径向速度测量精度，使NIRPS在近红外波段实现亚米每秒精度。
2026-09-04 astro-ph.IM
Experimental demonstration of photonic phase correctors based on grating coupler arrays and thermo-optic shifters
针对大气湍流限制地基天文单模光纤光耦合的问题，提出一种含光栅耦合器阵列与热光移相器的绝缘体上硅光子芯片相位校正器，经AO测试台实验验证其性能与仿真结果可比。
2024-08-14 astro-ph.IM physics.optics
Astrophotonics: a new era for astronomical instruments
天文光子学处于天文学和光子学的交界处。这个新兴的领域-现在正式承认的光学界-已经出现在过去十年中，以应对日益增长的天文仪器的需求。早期的成功包括：（一）平面波导，用于在恒星干涉测量中将来自相距很远的望远镜的信号结合起来;（二）频率梳，用于超高精度光谱学，用于探测附近恒星周围的行星;（三）超宽带光纤布拉格光栅，用于抑制不需要的背景;（四）光子灯，允许在多模光纤中进行单模行为;（五）平面波导，用于天文光谱仪的放大;（vi）在高层大气中产生人造星以供自适应光学校正的大模面积纤维;（vii）光学涡旋日冕仪和自适应光学系统中的液晶聚合物。天体光子学，一个已经创造了新的光子能力的领域，现在正在将其范围扩展到紫外波长的瑞利散射极限，并扩展到2500纳米以上的中红外波长。
2009-02-03 astro-ph.IM
Visible Photonic Lantern integration, characterization and on-sky testing on Subaru/SCExAO
本文在Subaru/SCExAO上集成并表征了可见光光子灯笼，首次天观测演示表明其通量较单模光纤提升12倍，为高分辨率高通量光谱学铺路。
2024-07-22 astro-ph.IM
