Overview of focal plane wavefront sensors to correct for the Low Wind Effect on SUBARU/SCExAO
低风速效应（LWE）是指当望远镜圆顶内的风速低于$3$ m/s时发生的现象，在望远镜支架附近产生温度梯度。这在光瞳平面中产生相位不连续性，其不能被传统的自适应光学（AO）系统（诸如金字塔波前传感器或Shack-Hartmann）检测到。考虑到瞳孔被规则的蜘蛛分成4个象限，相位不连续对应于瞳孔的每个象限中的活塞、倾斜和倾斜像差。未经校正，它强烈降低了利用日冕照相术的高对比度成像仪器在小角距处探测系外行星的能力。多个焦平面波前传感器目前正在斯巴鲁望远镜的斯巴鲁日冕极限自适应光学（SCExAO）仪器上开发和测试：其中，泽尼克不对称光瞳（ZAP）波前传感器已经在天空中显示，它可以测量LWE引起的焦平面图像像差。快速和激烈的算法，使用以前的变形镜命令作为时间相位分集，在模拟中显示其效率，以改善波前质量的存在下LWE。用SCExAO遥测训练的神经网络算法显示出有希望的PSF预测。线性化解析相位分集（LAPD）算法是一种多孔径同相的解决方案，通过将斯巴鲁望远镜看作一个4子孔径仪器，研究了LAPD算法对LWE像差的校正。我们提出了不同的算法，显示最新的结果，并比较他们的实施SCExAO/SUBARU作为实时波前传感器的LWE补偿。
2019-12-21 astro-ph.IM
Conceptual Design of the Coronagraphic High Angular Resolution Imaging Spectrograph (CHARIS) for the Subaru Telescope
高对比度成像技术的最新发展现在使得对附近恒星周围的行星进行成像和光谱分析成为可能。我们提出了概念设计的日冕高角分辨率成像光谱仪（CHARIS），一个基于小透镜，低温积分场光谱仪（IFS）的斯巴鲁望远镜成像系外行星。IFS将在1.75 arcsecs x 1.75 arcsecs视场（FOV）内提供140 x140空间元素的光谱信息。CHARIS将在近红外（λ = 0.9 - 2.5微米）下工作，并在三种不同的观测模式下提供R = 14、33和65的光谱分辨率。利用斯巴鲁望远镜上的自适应光学系统和先进的日冕仪（AO 188和SCExAO），CHARIS将提供足够的对比度，以获得年轻的自发光太阳质量系外行星的光谱。CHARIS正处于早期设计阶段，预计将于2015年底首次亮相。我们在这里报告目前的概念设计的CHARIS和设计的挑战。
2012-08-15 astro-ph.IM
The survey operation software system development for Prime Focus Spectrograph (PFS) on Subaru Telescope
主焦点摄谱仪（PFS）是一种宽视场、多目标摄谱仪，可容纳2394根光纤，以斯巴鲁望远镜的主焦点观察天空。操作光谱测量的软件系统由四个软件包构成：仪器控制软件、曝光瞄准软件、数据简化管道以及测量规划和跟踪软件。此外，我们还运营着一个数据库系统，其中存储了目标对象的属性，仪器配置和观测条件等各种信息，并通过标准化的数据模型进行组织，以便将来更新调查计划和科学研究。在这篇文章中，我们提出了一个软件系统的概述，并描述了需要在PFS操作中执行的工作流程，与数据库的一些亮点，组织各种信息从子过程中的测量操作，并从软件的角度对光纤配置的过程。
2016-08-03 astro-ph.IM
Studying focal ratio degradation of optical fibers for Subaru Prime Focus Spectrograph
聚焦比退化（FRD）是由纤维光学引起的光角分布的变化。FRD对于光纤馈电的光谱天文系统很重要，因为它会导致信号丢失、光谱分辨率下降或光谱仪设计复杂性增加。Nacional de Astrofísica（LNA）开发了一种系统，可以准确和精确地测量FRD，使用绝对方法，也可以测量光纤吞吐量。本文介绍了计量系统，并显示了Polymicro纤维FBP129168190，FBP127165190和藤仓纤维128170190的测量。虽然这两种光纤的FRD很低，并且彼此相似，但了解这些光纤的确切特性非常重要，因为它们都将用于建造FOCCoS（光纤电缆和连接器系统），用于安装在斯巴鲁望远镜上的PFS（主焦点光谱仪）。
2014-08-13 astro-ph.IM
Prime Focus Instrument of Prime Focus Spectrograph for Subaru Telescope
主焦点摄谱仪（PFS）是一种新的光学/近红外多光纤摄谱仪设计，用于8.2米斯巴鲁望远镜的主焦点。PFS将使用2394根光纤覆盖1.3度直径视野，以补充Hyper SuprimeCam（HSC）的成像能力。PFS的主聚焦单元称为主聚焦仪器（PFI），它提供了与斯巴鲁望远镜顶部结构的接口，还容纳了眼镜蛇光纤定位器所在的光学工作台。此外，采集和引导（A&G）相机、光纤定位器系统、电缆包装、基准光纤、照明器和观察器、现场元件和遥测系统位于PFI内部。PFI的机械结构经过特殊设计，使其偏转与HSC宽视场校正器（WFC）的偏转充分匹配，因此光纤将在所需精度范围内在观测过程中保持在目标上。
2014-08-12 astro-ph.IM
Developments in high-density Cobra fiber positioners for the Subaru Telescope's Prime Focus Spectrograph
主焦点光谱仪（PFS）是斯巴鲁望远镜的光纤馈电多目标光谱仪，将进行各种有针对性的调查，研究暗能量，星系演化和星系考古学。仪器的关键是放置在斯巴鲁望远镜主焦点的高密度光纤定位器阵列。该系统，绰号“眼镜蛇”，将能够迅速重新配置2394光纤阵列的天文目标的图像位置在焦平面上的高精度。该系统使用2394个直径为7.7毫米的“SCARA机器人”机制，并使用2个压电旋转电机来单独定位其巡逻区域内的每条光纤。测试表明，Cobra定位器可以在6次移动迭代中移动到天文目标的5μm范围内，成功率为95%。Cobra系统是PFS的一个关键方面，将使其在Subaru望远镜上实现前所未有的高多重因子和观测效率的结合。本文描述了PFS光纤定位器系统的要求、设计和原型制作工作，以及模块化构造、组装、集成、功能测试和性能验证计划。
2012-10-09 astro-ph.IM
The metrology cameras for Subaru PFS and FMOS
主焦点摄谱仪（PFS）是斯巴鲁望远镜上的一种新型多光纤摄谱仪。PFS将使用约2400根纤维覆盖约1.4度直径的区域。为了保证光纤的精确定位，设计了一台测量相机，提供误差在5 μm以内的光纤位置信息。PFS的最终定位精度目标是优于10 μm。计量相机将位于斯巴鲁望远镜的卡塞格伦焦点，以覆盖整个焦平面。PFS计量相机还将用于现有的多光纤红外光谱仪FMOS。
2012-10-09 astro-ph.IM
The Current Status of Prime Focus Instrument of Subaru Prime Focus Spectrograph
主焦点摄谱仪（PFS）是一种新的光学/近红外多光纤摄谱仪设计，用于8.2米斯巴鲁望远镜的主焦点。PFS将使用2394根光纤覆盖1.3度直径视野，以补充Hyper SuprimeCam（HSC）的成像能力。PFS的主聚焦单元称为主聚焦仪器（PFI），它提供了与斯巴鲁望远镜顶部结构的接口，还容纳了眼镜蛇光纤定位器所在的光学工作台。此外，采集和引导摄像机（AGC）、光纤定位器系统、电缆包装、基准光纤、照明器和观察器、现场元件和遥测系统位于PFI内部。PFI的机械结构经过特殊设计，使其偏转与HSC的宽视场校正器（WFC）的偏转充分匹配，因此光纤将在所需精度内在观测过程中停留在目标上。在本报告中，将给出PFI发展的最新状况，包括PFI组件的性能，集成和测试设备的设置和性能。
2016-08-02 astro-ph.IM
The near infrared camera for the Subaru Prime Focus Spectrograph
我们提出了详细的设计，近红外相机的SuMIRe（斯巴鲁测量图像和红移）主焦点光谱仪（PFS）正在开发的斯巴鲁望远镜。PFS摄谱仪设计用于同时收集2394个物体的光谱，覆盖波长从380 nm到1.26 um。摄谱仪由四个相同的摄谱仪模块组成，每个模块从望远镜主焦点的机器人光纤定位器收集大约600个光谱。每个摄谱仪模块将有两个覆盖波长范围380 nm - 640 nm和640 nm - 955 nm的可见光通道，以及一个波长范围955 nm - 1.26 um的近红外（NIR）通道。每个通道中的分散光通过300 mm焦距f/1.07真空施密特照相机成像到4k x 4k 15 um像素检测器格式上。对于NIR通道，使用HgCdTe衬底去除的Teledyne 1.7 μ m截止器件。在可见光通道中，使用来自Hamamatsu的CCD。这些相机很大，在入口窗口处具有300 mm的净孔径，质量约为250 kg。像两个可见光通道相机一样，NIR相机只包含四个光学元件：一个双元件折射校正器，一个Mangin镜和一个场平坦透镜。考虑到宽视场和波长范围，这种简单的设计产生了非常好的成像性能，并且它在很大程度上是由于施密特初级使用了曼金镜（具有反射后表面的透镜）。在NIR相机的情况下，后反射表面是二向色的，其反射带内波长并且透射超过1.26 μ m的波长。这与第二校正器元件的后表面上的热抑制滤波器涂层相…
2014-08-12 astro-ph.IM
The Fibre Multi-Object Spectrograph (FMOS) for Subaru Telescope
光纤多目标光谱仪（FMOS）是第一台具有宽视场的近红外仪器，能够同时采集多达400个物体的光谱。它已被开发为斯巴鲁望远镜F/2主焦点的常用仪器。采用在近红外（0.9- 1.8 μ m）波长范围内优化的新型3元件校正器，实现了30“直径的视场覆盖。由于空间有限的主焦点，我们不得不开发一种新的纤维定位器称为“Echidna”连同两个OH-气辉抑制摄谱仪。FMOS由三个子系统组成：IR主聚焦单元、光纤定位系统/连接器单元和两台摄谱仪。经过全面的系统集成，FMOS于2007年底安装在望远镜上。通过各种测试和工程观察检查了性能的许多方面。在本文中，我们介绍了FMOS的光学和机械部件，并显示了我们的天空工程观测的结果。
2010-06-15 astro-ph.IM
Prime Focus Spectrograph - Subaru's future -
斯巴鲁图像和红移测量（SuMIRe）项目的主焦点摄谱仪（PFS）已被日本社会认可为夏威夷莫纳克亚山斯巴鲁8.2米望远镜的主要未来仪器之一。这种光学/近红外多光纤摄谱仪的目标是宇宙学与星系调查，银河考古学，星系/活动星系核演化的研究。利用斯巴鲁的宽视场，这是进一步扩展与最近完成的宽场校正器，PFS将使我们能够进行多光纤光谱的2400个目标在1.3度的直径。在每个光纤入口处附加一个微透镜，用于将F比变换成更大的F比，从而减轻了光谱仪设计的困难。光纤通过定位器精确地放置到目标位置上，每个定位器由两级压电旋转电机组成，通过使用宽视场计量相机进行背照式光纤位置测量进行迭代。然后，光纤将光传输到一组四个相同的快速施密特光谱仪，每个光谱仪有三个色臂：波长范围从0.38 μm到1.3 μm，平均分辨率为3000。在超大望远镜时代之前和期间，PFS将提供用8-10米级望远镜同时获得2400个宇宙学/天体物理学目标光谱的独特能力。PFS合作由IPMU领导，包括巴西的USP/LNA，美国的Caltech/JPL，普林斯顿大学和JHU，法国的LAM，台湾的ASIAA和NAOJ/斯巴鲁。
2012-10-09 astro-ph.IM
Metrology Camera System of Prime Focus Spectrograph for Subaru Telescope
主焦点摄谱仪（PFS）是一种新的光学/近红外多光纤摄谱仪，专为8.2米斯巴鲁望远镜的主焦点而设计。PFS将覆盖直径为1.3度的视野，有2394根光纤，以补充Hyper SuprimeCam的成像能力。为了保持高吞吐量，PFS的光纤和观察目标之间的最终定位精度要求小于10 μ m。计量相机系统（MCS）用作光纤马达的光学编码器，用于配置光纤。MCS在45 cm焦平面上提供5 um误差内的光纤位置。来自MCS的信息将被送入光纤定位器控制系统进行闭环控制。MCS将位于斯巴鲁望远镜的卡塞格伦焦点，以便用一台50 M像素的佳能CMOS相机覆盖整个焦平面。这是一个380毫米施密特型望远镜，它产生一个均匀的光斑大小与10微米的FWHM整个领域的合理采样的PSF。碳纤维管用于在操作条件下提供稳定的结构，而无需调整焦点。CMOS传感器可以在0.8秒内读取，以减少光纤配置的开销。在帧读出后的0.5s内可以获得所有纤维的位置。这使得整个光纤配置少于2分钟。MCS将安装在标准的斯巴鲁Cassgrain Box内。所有产生热量的组件都位于乙二醇冷却柜内，以减少因热量而可能产生的图像运动。MCS的光学器件和摄像头已经交付并经过测试。机械部件和支撑结构已于2016年春季准备就绪。MCS的整合将于2016年夏季开始。
2016-08-02 astro-ph.IM
An innovative integral field unit upgrade with 3D-printed micro-lenses for the RHEA at Subaru
在目前正在建设的超大望远镜（ELT）的新时代，具有挑战性的要求推动摄谱仪设计朝着有效利用设施光收集能力的技术发展。与传统的高分辨率功率摄谱仪相比，在接近衍射极限的单模（SM）状态下工作，减少了仪器的占地面积。斯巴鲁的可复制高分辨率系外行星和星震光谱仪的定制注入光纤系统顶部带有3D打印微透镜，结合SCExAO的极端自适应光学，证明了其在实验室环境中的高效率，表现出高达理论预测性能的77%。
2021-01-24 astro-ph.IM
Volume phase holographic gratings for the Subaru Prime Focus Spectrograph: performance measurements of the prototype grating set
主焦点摄谱仪（PFS）是为8.2米斯巴鲁望远镜开发的主要仪器。四个相同的摄谱仪模块位于一个Nasmyth焦点上方的房间里。一条55米长的光纤电缆将光从主焦点的机器人定位器传输到光谱仪，位于为Hyper Suprime-Cam开发的宽视场校正器后面。该定位器包含2400根光纤，覆盖1.3度六边形视场。摄谱仪的光学设计包括施密特准直器，两个二向色分束器将光分成三个通道，每个通道有一个体积相位全息（VPH）光栅和一个双校正器，改进的施密特再成像相机。该设计提供了275 mm的准直光束直径，从380 nm到1.26 \textmu m的宽同时波长覆盖范围，以及相机所需的快速f/1.05焦比下的良好成像性能，以避免对光纤的过采样。三个通道被指定为蓝色、红色和近红外（NIR），并且覆盖带通380- 650 nm（蓝色）、630- 970 nm（红色）和0.94- 1.26 \textmu m（NIR）。两个Hamamatsu 2k $\times$ 4k，15 μ \textmu m像素CCD的拼接记录了蓝色和红色通道中的光谱，而NIR通道采用来自Teledyne的4k $\times$ 4k，去除衬底的HAWAII-4 RG阵列，具有15 μ \textmu m像素和1.7 μ \textmu m波长截止。VPH光栅是PFS的一个明显选择，一套三个原型VPH光栅（蓝色，红色和近红外设计各一个…
2014-08-12 astro-ph.IM
Focal ratio degradation for fiber positioner operation in astronomical spectrographs
焦比退化（FRD）是光纤输入端和输出端之间光焦比的增加，它对天文摄谱仪的吞吐量和点扩散函数有重要影响。然而，虽然FRD是许多光纤特性的函数，例如应力、微弯曲和表面缺陷，但入射光与光纤表面之间的角度不对准也会影响光分布并使测量复杂化。一个紧凑的实验装置和一个模型分离FRD从角度失调被施加到光纤受到不同的应力或角度失调，以确定这些影响的大小。然后确定光纤定位器中光纤的FRD，该光纤定位器将用于Subaru Prime Focus摄谱仪（PFS）。我们对PFS定位器进行的分析表明，角偏差的影响占主导地位，应力不会导致FRD显著增加。
2020-06-19 astro-ph.IM
Design of a Skipper CCD Focal Plane for the SOAR Integral Field Spectrograph
我们提出了一个船长电荷耦合器件（CCD）的SOAR望远镜积分场光谱仪（SIFS）焦平面原型的发展。该镶嵌焦平面由安装在真空杜瓦瓶内的四个6k $\times$ 1k，15 $μ$ m像素Skipper CCD组成。我们描述的过程中，包装的CCD，使他们可以很容易地测试，运输，并安装在一个马赛克焦平面。我们表征了$\sim 650 μ$ m厚、完全耗尽的工程级Skipper CCD的性能，为在科学级Skipper CCD上进行类似的表征测试做准备，该科学级Skipper CCD将被减薄至250 $μ$ m，背面处理有抗反射涂层。我们实现了$4.5 e^{-} rms/pix$的单样本读出噪声，用于最佳性能放大器和亚电子分辨率（光子计数能力），读出噪声$σ\sim 0.16 e^{-} rms/pix$来自每个像素中的电荷的800次测量。我们描述了船长CCD焦平面的设计和建设，并提供有关同步读出电子系统，将实施同时读取16个放大器从4个船长CCD（4放大器每个检测器）的细节。最后，我们概述了未来的计划，实验室测试，安装，调试和科学验证我们的船长CCD焦平面。
2022-10-07 astro-ph.IM
Prime Focus Spectrograph on the Subaru Telescope: Overview of Science Operations
National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；Graduate Institute for Advanced Studies, SOKENDAI（综合研究大学院大学）；Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan（昴星团望远镜，日本国立天文台）
本文介绍了为充分利用主焦点摄谱仪（PFS）的独特能力而设计的新科学运行框架，包括队列观测、有效曝光时间、光纤小时单位以及填充目标类别。
2026-06-15 astro-ph.IM
Scientific Design of a High Contrast Integral Field Spectrograph for the Subaru Telescope
配备了自适应光学（AO）系统和专业科学相机的地面望远镜现在能够直接探测太阳系外行星。我们提出了预期的科学能力的CHARIS，日冕高角分辨率成像光谱仪，这是正在建造的斯巴鲁8.2米望远镜的日本国家天文台。CHARIS将在斯巴鲁的新极端自适应光学系统、SCExAO和现有的188致动器系统AO188之后实施。CHARIS将在0.9至2.4微米的近红外波长（y、J、H和K波段）上提供三种观测模式，包括覆盖整个波长范围的低光谱分辨率模式和单一波段内的高分辨率模式。有了这些能力，CHARIS将为发现巨型系外行星提供卓越的灵敏度，并将能够详细描述其大气层。CHARIS是北半球唯一计划在8米级望远镜上安装的高对比度积分场摄谱仪，将补充Palomar的Project 1640和智利的GPI和SPHERE等类似仪器。
2012-08-03 astro-ph.EP 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
Optimum telescope focal ratios for microlens-to-fiber coupled integral field spectrographs
我们描述了最佳的望远镜焦距比的两个元素，三个表面，远心图像传输微透镜光纤耦合积分场单元内的微光学制造和光学像差的约束。我们从第一原理出发建立了微光学系统光学参数的广义解析描述。我们发现，光学性能，包括所有的像差，设计约束的分析模型，只考虑球面像差和衍射匹配的光线跟踪软件，如Zemax优化的设计的+/-4%。分析模型不需要任何妥协的可用清晰的光圈;约90%的六边形微透镜的机械孔径可用于光收集。以f/3.5馈电的200μm芯光纤的最佳望远镜f比在f/7和f/12之间。我们发现最佳的望远镜的焦比的变化作为光纤芯直径和光纤输入光束速度的函数。f/8的望远镜焦比将支持最大范围的光纤直径（100至500μm）和光纤注入速度（f/3至f/5）。望远镜和小透镜耦合光纤的优化与高效率专用巡天望远镜的设计相关，并且与通过引入聚焦宏观光学器件以匹配仪器输入要求来改造现有设施相关。
2022-04-19 astro-ph.IM
Progress with the Prime Focus Spectrograph for the Subaru Telescope: a massively multiplexed optical and near-infrared fiber spectrograph
主焦点摄谱仪（PFS）是一台光学/近红外多光纤摄谱仪，拥有2394根科学光纤，分布在斯巴鲁8.2米望远镜的1.3度直径视场内。同时，从0.38微米到1.26微米的宽波长覆盖范围，分辨率为3000，加强了其针对三个主要调查计划的能力：宇宙学，银河系考古学和星系/活动星系核演化。通过简单地更换分散器，也可以获得0.71 μ m至0.89 μ m分辨率为5000的中等分辨率模式。PFS负责斯巴鲁测量图像和红移项目的光谱部分，而Hyper Suprime-Cam则负责成像部分。为了改变望远镜加上WFC的焦比，一个3毫米厚的宽带涂层玻璃成型微透镜被粘在每个光纤尖端。考虑到光纤移动更频繁和紧密弯曲的结构，电缆系统的最长部分选择了更高传输率的光纤，而光纤定位器和光纤狭缝组件则选择了具有更好FRD性能的光纤。每个光纤定位器均由两级压电旋转电机组成。其工程模型已制作完成并进行了试验。通过使用位于卡塞格伦容器中的计量照相机拍摄人工背光光纤的图像，迭代进行光纤定位。该相机经过精心设计，因此光纤位置测量不受WFC透镜表面形状中少量高特殊频率误差的影响。目标光通过光纤系统到达四个相同的快速施密特摄谱仪模块之一，每个模块都有三个臂。原型VPH光栅已进行光学测试。CCD的生产已经完成，红臂采用标准全耗尽型CCD，蓝臂采用更薄的全耗尽型CCD，蓝臂采用蓝色优化涂层。
2014-08-12 astro-ph.IM
CCD Readout Electronics for the Subaru Prime Focus Spectrograph
我们提出的斯巴鲁望远镜主焦点摄谱仪（PFS）的CCD读出电子设计的细节。光谱仪由四个相同的光谱仪模块组成，每个模块收集大约600个光谱。光谱仪模块通过使用三个独立的光学通道提供从380 nm到1260 nm的整个波段的同时波长覆盖：蓝色、红色和近红外（NIR）。每个通道中的相机将多对象光谱成像到4k x 4k，15 μ m像素的检测器格式上。两个可见光摄像头使用一对Hamamatsu 2k x 4k CCD，由定制电子设备提供读数，而NIR摄像头使用单个Teledyne HgCdTe 4k x 4k探测器和ASIC Sidecar读取设备。CCD读出系统是由三个电气子系统组成的定制设计：后端电子（BEE），前端电子（FEE）和前置放大器。BEE是一台现成的PC 104计算机，带有辅助Xilinx FPGA模块。计算机作为斯巴鲁消息中心的主要接口，控制与相机相关的其他外围设备，而FPGA用于生成必要的时钟并从CCD传输图像数据。FEE板设置时钟偏置、衬底偏置和CDS偏置。它还监控偏置电压、失调电压、电源轨电压、衬底电压和CCD温度。该板将LVDS时钟信号转换为偏置时钟，并通过LVDS返回数字化模拟数据。使用标准串行接口将监控和控制消息从BEE发送到FEE。前置放大器板位于探测器后面，充当两个Hamamatsu CCD的接口。前置放大器将时钟和偏置传递到CCD，模拟CCD数据在返回到F…
2014-08-14 astro-ph.IM physics.ins-det
Prime Focus Spectrograph for the Subaru telescope: massively multiplexed optical and near-infrared fiber spectrograph
主焦点摄谱仪（PFS）是一种光学/近红外多光纤摄谱仪，在斯巴鲁8.2米望远镜上，2394根科学光纤分布在1.3度直径的视场中。其波长覆盖范围从0.38 μm到1.26 μm，分辨率为3000，同时增强了其针对三个主要调查计划的能力：宇宙学，银河系考古学和星系/活动星系核演化。通过简单地更换分散器，也可以获得0.71 μm至0.89 μm分辨率为5000的中等分辨率模式。我们强调了设计的一些技术方面。为了改变望远镜的焦比，一个宽带涂层微透镜被粘在每个光纤尖端。对于光缆系统的最长部分，选择了更高传输率的光纤，优化了整体吞吐量;对于光纤定位器和光纤狭缝组件，选择了具有低焦比退化的光纤，最大限度地减少了光纤移动和光纤弯曲的影响。光纤定位将通过由两级压电旋转电机组成的定位器进行。这些电机的位置通过用位于卡塞格伦容器中的计量相机拍摄人工背光光纤的图像来测量;通过反复测量然后调整电机的位置来将光纤放置在适当的位置。目标光到达四个相同的快速施密特摄谱仪模块之一，每个模块都有三个臂。PFS项目已通过多个项目范围的设计审查，目前正处于施工阶段。
2015-07-02 astro-ph.IM
The Optical Design of CHARIS: An Exoplanet IFS for the Subaru Telescope
高对比度成像技术现在使得对附近恒星周围的行星进行成像和光谱分析成为可能。我们提出的光学设计的日冕高角分辨率成像光谱仪（CHARIS），一个基于小透镜，低温积分场光谱仪（IFS）的斯巴鲁望远镜成像系外行星。IFS将在2.07 arcsec x 2.07 arcsec视场（FOV）内提供138 x138空间元素的光谱信息。CHARIS将在近红外（λ = 1.15 - 2.5微米）下工作，并将具有R = 18（低分辨率模式）和R = 73（高分辨率模式）两种光谱分辨率模式。利用斯巴鲁望远镜的自适应光学系统和日冕仪（AO 188和SCExAO），CHARIS将提供足够的对比度，以获得年轻的自发光太阳质量系外行星的光谱。CHARIS将于2013年10月进行CDR，预计将于2015年底首次亮相。我们在这里报告的CHARIS目前的光学设计和其独特的创新。
2013-09-13 astro-ph.IM
Focal Plane of the Arcus Probe X-Ray Spectrograph
本文介绍了Arcus探测器X射线光谱仪的焦平面仪器与CCD设计，其利用两个CCD焦平面探测色散光谱和零阶光子，实验室性能结果满足天文台要求。
2024-12-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
Slit device for FOCCoS, PFS, Subaru
光纤电缆和连接器系统FOCCoS是斯巴鲁望远镜主焦点摄谱仪PFS的子系统，负责用一组光纤电缆为四台摄谱仪供电。每个摄谱仪的光注入由一个凸形弯曲狭缝和616根光纤的线性阵列来保证。在本文中，我们提出了一个狭缝的设计，确保正确的方向的纤维通过使用掩模的微孔。这种掩模是由一种称为电铸的技术制成的，该技术能够生产出具有线性序列孔的镍板。其精度误差在直径1微米左右，孔的位置在1微米左右。该镍板可以以50至200微米之间的厚度生产，因此其可以是非常柔性的。这种柔性允许掩模弯曲成弯曲狭缝所需的形状。这个概念需要两个掩模，我们称之为前掩模和后掩模，由定义狭缝厚度的间隙分开。孔的节距和直径限定狭缝的线性几何形状;每个掩模的曲率限定狭缝的角几何形状。显然，这个组件必须安装在一个足够坚固的结构内，以支撑在光谱仪内。该结构必须具有优化的CTE，以避免当装置经受约3摄氏度的温度（光谱仪的操作温度）时光纤的位移或光纤的FRD增加。我们生产了两种型号。两者都安装在一个非常紧凑的殷钢案件，都有他们的前表面覆盖着一个黑暗的复合材料，以减少杂散光。此外，我们进行了两种不同的内部结构的实验，以尽量减少温度梯度造成的影响。
2014-08-12 astro-ph.IM
The system software development for Prime Focus Spectrogrsph on Subaru Telescope
主焦点摄谱仪（PFS）是一种使用斯巴鲁望远镜主焦点的宽视场多光纤摄谱仪，能够同时观测多达2400个天体。仪器控制软件将管理与子系统（如光纤定位器“COBRA”、计量相机系统以及光谱仪和相机系统）通信的观察程序。在曝光开始之前，仪器控制系统需要访问其中预先存储有由观察者提供的目标列表的数据库，并且根据其中的请求将光纤精确地定位到天文目标上。该光纤定位将与测量光纤位置的计量系统相互作用来执行。同时，控制系统可以发出命令，将望远镜指向目标位置并旋转仪器旋转器。最后，望远镜指向和旋转角度将通过成像明亮的恒星和检查它们在自动导航和采集相机上的位置来检查。曝光结束后，从探测器系统收集数据，并最终确定为FITS文件，以便与必要的信息一起存档。观测准备软件是必需的，给定的目标列表和观测序列，以找到最佳的光纤分配与最大限度地增加引导星的数量。为了有效地执行这些操作，控制系统将与数据库系统无缝集成，该数据库系统将存储执行观察所需的信息，例如光纤配置。本文将介绍观测准备软件和仪器控制软件的概念性系统设计。
2012-10-09 astro-ph.IM
Calibration of the island effect: Experimental validation of closed-loop focal plane wavefront control on Subaru/SCExAO
岛效应（IE）像差是由地基望远镜上相邻光瞳段之间的差分活塞、尖端和倾斜引起的，这严重限制了最近部署的系外行星成像仪上对星周环境的观测（例如，VLT/SPHERE、Gemini/GPI、Subaru/SCExAO）。这些像差是由望远镜蜘蛛水平的空气温度梯度引起的，最近在VLT/SPHERE上成功诊断出了这些像差，但到目前为止还没有进行完整的校准来克服这个问题。我们提出了闭环焦平面波前控制的基础上的非对称傅立叶光瞳波前传感器（APF-WFS），以校准这些像差，并提高图像质量的系外行星高对比度仪器在IE的存在。假设原型的四象限孔径几何形状在8米级望远镜，我们描述这些像差的活塞，提示，和倾斜的独立模式分布在每个象限的望远镜光瞳的总和。我们校准这些模式与APF-WFS之前，介绍我们的波前控制闭环操作。我们进行数值模拟，然后使用斯巴鲁/SCExAO在一个真实的系统上进行实验测试，以验证我们的控制回路在实验室和天空。APF-WFS的闭环操作使得能够在模拟中和实验室中对小像差区域进行IE补偿。在近红外校准的基础上，我们观察到在可见光范围内的SCExAO/VAMPIRES模块的图像质量的改善与图像Strehl比的37%的相对增加。我们的第一个IE校准为最大限度地提高当前系外行星成像仪的科学操作铺平了道路。这种方法及其结果在极大望远镜（ELT）和类似人工制品的存在下也证明是非常有前途的。
2017-12-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
Closed-loop focal plane wavefront control with the SCExAO instrument
本文介绍了一个焦平面为基础的波前控制回路的高对比度成像仪器SCExAO（斯巴鲁Coronagraphic极端自适应光学）的实施。该传感器依赖于传统的焦平面图像的傅立叶分析后，在仪器的光瞳中引入非对称掩模。这里，在闭环中使用该绝对传感器来补偿非公共路径误差，该非公共路径误差通常影响依赖于上游自适应光学系统的任何成像系统。该循环在斯巴鲁望远镜的天空中成功运行，并用于补偿高阶波前传感器用作零点的SCExAO可变形镜形状。本文精确的误差范围内，这种波前传感方法可以操作，并探讨了饱和的数据的影响，以及如何可以绕过，在性能的成本。除了这种应用之外，由于其低硬件影响，APF-WFS可以很容易地移植到各种波前传感环境中，用于地面以及星载望远镜，以及可以是连续的、分段的甚至稀疏的望远镜瞳孔。这项技术是强大的，因为它在科学探测器的水平上测量波前。
2016-04-29 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
Fiber Assignment in Next-generation Wide-field Spectrographs
我们提出了一种优化的算法，用于分配光纤的目标，在下一代光纤馈电多目标光谱仪。该方法，我们命名为排水算法，确保在一个给定的目标领域的最大数量的目标被观察到的前几个瓦片。使用随机分布的目标和模拟星系目录，我们估计，与随机分配相比，排水算法提供的增益可以高达2%。这意味着像BigBOSS这样的调查可以节省数十万个对象用于观察，或者将覆盖面积减少到约350平方米。°的这种方法的一个重要优点是，可以很容易地解决光纤碰撞问题，并以最佳的方式。我们还讨论了光纤定位过程的其他优化。特别是，我们表明，允许旋转的焦平面可以提高效率的过程中的~3.5-4.5%，即使只有小的调整是允许的（高达2度）。对于允许焦平面大旋转的仪器，预期增益增加到约5- 6%。这些结果，因此，强烈支持焦平面旋转在未来的摄谱仪，只要效率的光纤定位过程中的关注。最后，我们讨论了我们的优化的影响，并提供了一些基本的提示，最佳的调查策略的基础上，每个定位器的目标数量。
2011-03-04 astro-ph.IM
On-sky verification of Fast and Furious focal-plane wavefront sensing: Moving forward toward controlling the island effect at Subaru/SCExAO
对系外行星的高对比度成像（HCI）观测可能会受到岛屿效应（IE）的限制。在当前一代的望远镜上，当地面风速低于每秒几米时，IE就成为一个严重的问题。这就是所谓的低风速效应（LWE）。LWE严重地扭曲了点扩散函数（PSF），显著地降低了Strehl比率并且降低了对比度。在这篇文章中，我们的目的是表明，焦平面波前传感（FPWFS）算法，快速和愤怒（F&F），可以用来测量和校正IE/LWE。我们在斯巴鲁望远镜的SCExAO HCI仪器上使用H波段的内部近红外相机部署了该算法。我们使用内部源测试了F&F，并将其部署在天空中，以测试其在完整的端到端系统和大气湍流下的性能。该算法的性能通过基于PSF质量的两个度量来评估：1）Strehl比近似（$SRA$）和2）归一化第一艾里环方差（$VAR$）。峰谷波前误差在0.4 $μ$ m和2 $μ$ m之间的随机LWE相位屏幕全部校正为$SRA$ $>$ 90%和$VAR\lessapprox0.05$。此外，天空结果表明，F&F能够在非常具有挑战性的大气条件下（500 nm处1.3- 1.4“）提高PSF质量。闭环测试表明，F&F能够将$VAR$从0.27提高到0.03，从而显著提高PSF的对称性。同时观察{光学}（$λ= $ 750 nm，$Δλ=$ 50 nm）中的PSF表明，在这些测试期间，我们校正了SCExAO中光学和NIR路径的共同像差。展望…
2020-05-25 astro-ph.EP astro-ph.IM
Prime Focus Spectrograph (PFS) for the Subaru Telescope: Overview, recent progress, and future perspectives
PFS（Prime Focus Spectrograph）是8.2米斯巴鲁望远镜上的下一代设施仪器，是一种非常宽的视场，大规模多路复用，光学和近红外光谱仪。利用Subaru Prime Focus，2394根可重构光纤将分布在1.3度的视场内。光谱仪设计有三个臂的蓝色，红色和近红外相机，可以在一次曝光中同时观察380 nm到1260 nm的光谱，分辨率为~1.6- 2.7 A。在Kavli IPMU的倡议下，一项国际合作正在开发这一工具。该项目现已进入建设阶段，旨在于2017-2018年进行系统集成，随后于2018-2019年进行工程运营。本文概述了该工具、当前项目状况和未来发展方向。
2016-08-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
On-sky demonstration of low-order wavefront sensing and control with focal plane phase mask coronagraphs
通过大气光谱来表征系外行星的能力需要直接成像技术来将行星信号从明亮的恒星眩光中分离出来。直接探测系外行星的局限性之一，无论是地面还是空间日冕仪，都是指向误差和其他低阶波前像差。因此，衍射极限处的日冕照相检测灵敏度取决于焦平面掩模上游的低阶像差被校正得有多好。为了防止星光泄漏的相位掩模日冕仪的内部工作角，我们已经引入了一个基于Lyot低阶波前传感器（LLOWFS），使用拒绝星光在Lyot平面衍射感测像差。在本文中，我们提出的实施，测试和结果的LLOWFS的斯巴鲁日冕极端自适应光学系统（SCExAO）在斯巴鲁望远镜。我们用积分控制律控制了H波段矢量涡旋日冕的35个Zernike模和天空中的10个Zernike模。我们证明了一个闭环指向残差为0.02 mas在实验室和0.15 mas的天空中的数据采样使用最小的2秒曝光时间的科学相机。我们还将LLOWFS集成到SCExAO的可见光高阶控制回路中，在闭环运行中验证了红外科学通道和可见光波前传感通道之间的非共路指向误差的校正，指向残差为0.23 mas。
2015-06-20 astro-ph.IM
The Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics Imager: First Results and On-Sky Performance
我们提出了新的斯巴鲁Coronagaphic极端自适应光学成像仪（SCExAO）的天空结果验证和量化的对比度增益，使关键组件：闭环coronagaphic低阶波前传感器（CLOWFS）和焦平面波前控制（“斑点归零”）。SCExAO将很快与一个高阶金字塔波前传感器相结合，该传感器将产生> 90%的斯特列尔比，并在小角距下实现10^6- 10^7的对比度，使我们能够在太阳系尺度上对气体巨行星进行成像。即将到来的仪器，如VAMPIRES，FIRST和CHARIS将扩大SCExAO的科学能力。
2013-07-15 astro-ph.EP astro-ph.IM
Multi-fibers connectors systems for FOCCoS-PFS-Subaru
光纤电缆和连接器系统（FOCCoS）通过光纤电缆在2400个定位器和一组光谱仪之间提供光学连接，作为斯巴鲁望远镜PFS仪器的一部分。光纤电缆将沿路线分为3部分，电缆A、电缆B和电缆C，通过一组多光纤连接器连接。USCONEC公司生产研究中的多光纤连接器。USCONEC 32 F型号可以连接32根光纤，采用4 x 8矩阵排列。套圈由耐用的复合材料聚苯硫醚（PPS）基热塑性塑料制成。连接通过一个推/拉闩锁固定到位，连接器也可以通过从连接器前部突出的一对金属导销来区分。每个连接器将使用两根光纤监测连接程序。它被发现很容易抛光，而且它足够小，可以成组安装。像PFS这样的高度多路复用的仪器需要一个光纤连接器系统，可以提供出色的光学性能和可靠性。PFS需要两种不同类型的结构来组织连接器。塔连接器系统包括80个多光纤连接器，是一组连接器，用于连接电缆B（望远镜结构）和电缆C（定位器板）。Gang连接器系统是一组8个Gang连接器，每个连接器有12个多光纤连接器，用于连接电缆B（望远镜结构）和电缆A（光谱仪）。这些连接器系统和所选光纤的台架测试应测量光的吞吐量以及多次连接和断开后的稳定性。在本文中，我们描述了测试和程序来评估吞吐量和FRD增量。套圈的寿命也在评估中。
2014-08-12 astro-ph.IM
FOCCoS for Subaru PFS
光纤电缆和连接器系统（FOCCoS）通过光纤电缆在2400个定位器和一组光谱仪之间提供光学连接，作为Subaru PFS仪器的一部分。每个定位器保留一个光纤入口，并将其连接在一个微透镜上，该微透镜负责将F比转换为更大的F比，从而减轻了光谱仪设计的困难。光纤电缆将被分成3部分，电缆A、电缆B和电缆C，通过一组多光纤连接器连接。电缆B将永久连接在斯巴鲁望远镜。第一组多光纤连接器将从Nasmith平台处的光谱仪系统将电缆A连接到电缆C。电缆A是伪狭缝装置的延伸，该伪狭缝装置通过光纤末端的线性布置获得并且通过环氧树脂固定在复合基板的基部处。第二组多光纤连接器将电缆A的另一端连接到电缆B，电缆B是定位器器械结构的一部分。该项目正在研究的光纤是Polymicro FBP120170190，它已经显示出非常令人鼓舞的结果。这种试验涉及由纤维末端旋转和扭曲引起的应力引起的FRD测量，与PFS仪器定位器产生的条件相似。所研究的多光纤连接器由USCONEC公司生产，可连接32根光纤。测试包括多次连接和断开后的光通量和稳定性。本文将审查的FOCCoS子系统的总体设计，所使用的方法来制造所涉及的设备和必要的测试结果，以评估总效率的设置。
2012-10-09 astro-ph.IM physics.ins-det
Mapping the aberrations of a wide-field spectrograph using a photonic comb
我们展示了一种新的方法来校准的光谱空间响应的宽视场摄谱仪使用光纤标准具梳。传统的宽视场仪器上采用的前线望远镜被映射到一个网格的衍射限制孔切割成焦平面掩模。像平面中的像差网格图案通常在由光学训练产生的场上显示n对称（例如枕形）失真图案。这种方法在存在色散元件的情况下是不切实际的，因为焦平面中的衍射极限点被成像为重叠光谱的阵列。相反，我们提出了一个紧凑的解决方案，建立在基于光纤的法布里-珀罗标准具的最新发展。我们介绍了一种新的近场照明的方法，利用一个25厘米的商业望远镜和传播的斜光线在多模光纤。通过切比雪夫矩的正交化集合精确地表示了整个场的光学传递函数的映射（<0.5% rms残差）。因此，我们能够重建完整的4Kx 4K CCD图像的分散输出的光纤使用此映射，我们证明。我们的方法消除了多目标光谱学中最大的系统误差来源之一。
2017-04-27 astro-ph.IM
Developing Engineering Model Cobra fiber positioners for the Subaru Telescope Prime Focus Spectrometer
Cobra光纤定位器由加州理工学院（CIT）和喷气推进实验室（JPL）开发，用于将安装在夏威夷莫纳克亚山的斯巴鲁望远镜上的主焦点光谱仪（PFS）仪器。PFS是一种光纤馈电多目标光谱仪，它使用一组Cobra光纤定位器快速重新配置斯巴鲁望远镜主焦点处的2394根光纤，能够将光纤定位到指定目标位置的5 um范围内。单个Cobra光纤定位器直径为7.7 mm，高115 mm。Cobra光纤定位器使用两个压电旋转电机在9.5mm直径的巡逻区域内移动光纤。在准备全面生产2550 Cobra定位器的过程中，开发、构建和测试了工程模型（EM）版本，以验证设计、降低制造成本并提高系统可靠性。EM利用了之前开发的Cobra光纤定位器原型版本。本文描述了EM Cobra光纤定位器的要求、设计、组装技术、开发测试、设计鉴定和性能评价。还讨论了使用EM构建和测试活动来验证计划于2014年底开始的2550个Cobra光纤定位器的全面生产计划。
2014-08-12 astro-ph.IM
AO3k at Subaru: First on-sky results of the facility extreme-AO
Subaru望远镜的AO3k通过升级3224致动器变形镜、GPU实时计算机及多波段波前传感器，实现极限自适应光学校正，首次在轨结果验证了其作为未来ELT自适应光学技术演示者的潜力。
2024-07-27 astro-ph.IM
Optical Design of the SuMIRe PFS Spectrograph
为8米级SUBARU望远镜开发的SuMIRe主焦点摄谱仪（PFS）将由四台相同的摄谱仪组成，每台摄谱仪在望远镜主焦点处接收来自2394光纤机器人定位器的600根光纤。每个光谱仪包括三个光谱通道，以覆盖波长范围0.38-1.26 μ m，分辨率范围在2000和4000之间。还实现了中等分辨率模式，以在0.8 μ m处达到5000的分辨率。每个摄谱仪由4个光学单元组成：产生三个校正准直光束的入口单元和三个相机单元（每个光谱通道一个）。光束通过使用两个大的二向色镜分裂;并且在每个臂中，光被大的VPH光栅分散。提出的光学设计进行了优化，以实现所要求的图像质量，同时简化了整个光学系统的制造。相机的设计包括一个创新的施密特相机观察大视场（10度）与非常快的光束。为了实现这样的性能，经典的球面镜被折反射镜（即，在玻璃的后侧具有反射表面的弯月形透镜，如曼金镜）代替。本文重点介绍了PFS摄谱仪的光学结构和实现的性能。我们将首先描述摄谱仪的全局光学设计。然后，我们将重点介绍Mangin-Schmidt相机的设计。最后给出了光学性能的分析和得到的结果。
2014-08-18 astro-ph.IM
AO3000 at Subaru: Combining for the first time a NIR WFS using First Light's C-RED ONE and ALPAO's 64x64 DM
经过16年的天空运行，斯巴鲁望远镜的设施自适应光学AO 188正在得到几个重大升级，成为极端的AO AO 3000（3000致动器在瞳孔相比，188以前）。AO 3000将为从可见光到中红外的几种仪器提供高斯特列尔图像，特别是红外相机和光谱仪（IRCS）和斯巴鲁Coronagraphic Extreme自适应光学（SCExAO）。在此次升级中，原有的188单元可变形反射镜（DM）将被ALPAO的$64\times64$ DM取代。可见波前传感器也将在稍后升级，但与此同时，我们正在添加一个近红外波前传感器（NIR WFS），使用双屋脊棱镜金字塔模式或焦平面WFS模式。这款新的波前传感器将首次使用First Light的C-RED ONE相机，允许在高达1.6 kHz的频率下完全控制$64\times64$ DM。挑战之一是使用非破坏性读取和具有调制金字塔的滚动快门。这一升级对SCExAO来说尤其令人兴奋，因为极端AO循环将更多地专注于创建高对比度暗区，而不是校正大的大气残差。这将是第一次在同一台望远镜上组合两个极端AO环路。最后，AO 3000 +SCExAO+IRCS将成为30米望远镜行星系统成像仪（TMT-PSI）的完美演示器。我们将在这里介绍AO 3000的设计、集成和测试，并展示第一批空中测试结果。
2022-09-26 astro-ph.IM
FIELD: An automated emission-line detection software for Subaru/FMOS near-infrared spectroscopy
我们描述了光纤多目标光谱仪（FMOS），这是一个近红外光谱仪的$400$光纤从斯巴鲁望远镜的$0.2$度$^2$主焦点视场馈自动发射线检测软件的开发。FIELD软件（FMOS图像发射谱线探测软件）主要是为FastSound巡天而开发和测试的，该巡天以$z \sim 1.3$的H $α$发射星系为目标，测量红移空间畸变，作为对$z \sim 1$以外的广义相对论的测试。基本算法是计算沿波长方向的线信噪比（$S/N$），由光谱图像和代表典型发射线轮廓的检测核的2-D卷积给出。FMOS的一个独特之处是它使用OH气辉抑制掩模，需要使用平场图像来抑制掩模区域周围的噪声。通过使用从FMOS分析流水线获得的信息，有效地去除了探测器上的坏像素和受宇宙射线影响的像素。我们限制了检测到的候选人，以进一步提高线检测的可靠性可接受的线形参数的范围。使用FastSound数据的一个子集测试线检测的最终性能;通过使用通过交换对象和天空帧获得的反转帧来检查虚假对象的误检率。在$S/N > 5$的误检率为$< 1$ \%，允许在$\gtrsim 1.0 \times 10^{-16}$ [erg/cm $^2$ /s]的线通量水平上对FMOS数据进行有效和客观的发射线搜索。
2014-09-30 astro-ph.CO astro-ph.IM
Determining the aberrations in a nearly diffraction-limited spectrograph
我们提出了一种方法来确定静态像差的近衍射极限摄谱仪引入，例如，由对准或制造误差。我们考虑一个仪器与两个阶段分开的狭缝或图像切片位于中间焦平面。在这样的摄谱仪中，区分第一级（狭缝之前）和第二级（狭缝之后）的像差并非易事。然而，我们的方法实现了这一点。分别测量这些像差打开了通过重新对准或其他手段来减少它们的可能性，从而改善仪器的光学性能。该方法是基于拟合模型的多个图像的点源，与控制位移的源垂直的狭缝和控制散焦的第二阶段或检测器。将模型拟合到这些图像允许确定两个阶段中的像差。我们的关键发现是，位移和散焦图像提供了额外的信息，使我们能够打破这两个阶段之间的模糊性。我们提出的模拟，验证该方法的性能。
2022-04-27 astro-ph.IM
Preliminary design of the Visible Spectro-Polarimeter for the Advanced Technology Solar Telescope
可见光分光偏振仪（VisSP）是先进技术太阳望远镜（ATST）的首批光学仪器之一。它是一种中阶梯光栅摄谱仪，设计用于在380和900 nm之间的三个单独的焦平面上同时测量太阳光谱的三个不同区域。它将使用ATST的极化能力来测量整个线轮廓的全斯托克斯参数。通过测量磁敏感谱线的偏振，可以得到太阳大气中作为高度函数的磁场矢量，以及相关的热力学性质的变化。ViSP在2弧分视场（600 nm）内的空间分辨率为0.04弧秒。所有焦平面的最小光谱分辨率为180，000。该光谱仪支持多达4个衍射光栅，并完全自动化，以允许快速重新配置。
2012-07-04 astro-ph.IM
Flexible focal plane arrays for UVOIR wide field instrumentation
LAM和CEA-LETI正在开发用于UV、VIS或NIR应用的可变形探测器技术。这种突破性的设备将是未来宽视场成像仪和光谱仪的革命，首先通过在缩小光学系统的同时以更好的离轴锐度、分辨率、亮度来改善图像质量，其次通过克服迄今为止识别的制造问题并通过提供光学设计的灵活性和多功能性。弯曲探测器的技术可以受益于有源和可变形结构的发展，以通过减薄衬底而不修改有源像素的制造工艺来提供探测器曲率的灵活性和微调。我们介绍了迄今为止在光学设计改进方面所做的研究，我们开发的技术演示器及其性能，以及这些发展的未来五年路线图。
2016-07-21 astro-ph.IM
First-light images from low dispersion spectrograph-cum-imager on 3.6-meter Devasthal Optical Telescope
一个低色散摄谱仪暨成像仪已经在奈尼塔尔的ARIES开发和组装。摄谱仪的光学设计包括一个准直器和一个缩焦器，将来自3.6米Devasthal光学望远镜的f/9光束转换为近f/4.3光束。该仪器能够在350-1050 nm波长范围内进行宽带成像、窄带成像和低分辨率（λ/Δλ<2000）狭缝光谱。一个封闭的循环低温冷却的电荷耦合器件相机，也组装在ARIES，被用作光谱仪的主要成像设备。从望远镜上的摄谱仪得到的第一幅图像表明，它的视极限性能没有任何明显的光学像差。用该摄谱仪拍摄的Abell 370星系团的i波段图像显示了低至~25等的微弱源，从摄谱仪获得的天体源的光谱的质量和灵敏度符合3.6米望远镜的预期。一些新的观测模式，如偏振测量、快速成像和大气参数监测，正在被纳入光谱仪。使用测试装置，从望远镜中检测到来自蟹状星云脉冲星的单光脉冲。摄谱仪是3.6米望远镜的主要后端仪器之一，用于对天体进行高灵敏度观测。
2019-02-15 astro-ph.IM
Detectors and cryostat design for the SuMIRe Prime Focus Spectrograph (PFS)
我们描述的概念设计的相机低温恒温器，探测器，和探测器读出电子的SuMIRe总理焦点光谱仪（PFS）正在开发的斯巴鲁望远镜。SuMIRe PFS将由四个相同的光谱仪组成，每个光谱仪在主焦点处接收来自2400光纤机器人定位器的600根光纤。每个摄谱仪将有三个通道，覆盖波长范围3800 nm- 6700 nm，6500 nm- 10000 nm和9700 nm- 13000 nm，分散的光在每个通道中由f/1.10真空施密特相机成像。在蓝色和红色通道中，使用一对具有15 um像素的Hamamatsu 2K x 4K边缘对接CCD来形成4K x 4K阵列。对于IR通道，将使用新的Teledyne 4K x 4K，15 um像素，碲化汞镉传感器，去除了用于短波长响应的基板，截止值为1.7 um。相同的探测器几何形状和几乎相同的光学设计允许共同的低温恒温器设计，唯一显著的区别是需要在IR相机中使用冷辐射屏蔽来减轻热背景。本文详细介绍了低温恒温器的设计和冷却方案，相关的热考虑和分析，并讨论了探测器和探测器读出电子。
2012-10-09 astro-ph.IM
Design and modeling of a moderate-resolution astronomic spectrograph with volume-phase holographic gratings
提出了一种基于级联体相位全息光栅的天文摄谱仪的光学设计。级联由三个光栅组成。它们中的每一个都在83 nm的窄范围内提供中等高的光谱分辨率。因此，光谱图像表示覆盖区域430-680 nm的三条线。该方案的两个版本进行了描述：一个全尺寸的估计分辨率为5300-7900和一个小尺寸的一个旨在创建一个实验室原型，它提供了1500-3000的分辨率。衍射效率模型证实了系统的吞吐量可以达到75%，而由光栅串扰引起的杂散光可以忽略不计。我们还提出了一个设计的图像切片器和焦点减少器允许耦合的仪器与6米望远镜。最后提出了光机设计的概念。
2016-08-14 astro-ph.IM
Fiber Optical Cable and Connector System (FOCCoS) for PFS/Subaru
FOCCoS，光纤电缆和连接器系统，主要功能是使用光纤从斯巴鲁望远镜的焦平面捕获直射光，每根光纤的尖端都有一个微透镜，并通过一个包含连接器的路径将这些光传导到一组四个光谱仪。光纤电缆分为3个不同的段，称为电缆A、电缆B和电缆C。多光纤连接器确保了所有光纤段之间的精确连接，为仪器更换提供了灵活性。为了确保牢固和准确的连接，这些组件被布置在两种类型的组件内：用于电缆C和电缆B之间连接的塔式连接器;以及用于电缆B和电缆A之间连接的组式连接器。进行放泄试验以评估连接的效率。正在进行寿命测试连接。电缆C安装在PFI（Prime Focus仪器）内部，其中每个带有微透镜的光纤尖端与2级压电旋转电机定位器的轴端粘合;该组件允许将每个光纤放置在其巡视区域内的任何位置，直径为9.5 mm。每个定位器使用光纤臂来支撑套圈、微透镜和光纤。这些组件中的2400个组件以六边形封闭包装布置布置在电机台板上。
2014-08-12 astro-ph.IM
Spectroscopic fourth-order coronagraph for the characterization of terrestrial planets at small angular separations from host stars
我们提出了一种新的方法，用于高对比度成像的衍射极限使用分段望远镜在一个适度的观察带宽。这个概念，命名为“光谱四阶日冕照相术”，是基于一个四阶日冕与焦平面掩模，沿一个方向调制的艾里盘的复振幅。虽然日冕仪应用复振幅掩模可以实现任何瞳孔的理论极限性能，但焦平面掩模严重限制了带宽。在这里，聚焦于焦平面掩模沿一个方向调制复振幅的事实，我们注意到掩模可以针对摄谱仪产生的每个光谱元素进行优化。我们将四阶日冕仪与两台摄谱仪相结合，在焦平面上产生恒星光谱，并在Lyot光阑上重建白色瞳孔。基于对Offner型成像光谱仪光学设计的波前分析，我们发现，对于LUVOIR望远镜的入射光瞳，在650 - 750 nm波长范围内，在1.2 - 1.5倍衍射极限处，该概念可实现的对比度为10^{-10}。因此，这个日冕的概念不仅可以在20 - 30秒差距以上的G-和K-型恒星周围，而且可以在非常接近的M-型恒星周围带来新的宜居行星候选者。这种方法有可能促进未来轴上和离轴分段大型望远镜对附近类地行星大气层的表征。
2020-12-08 astro-ph.EP astro-ph.IM
Apodized Pupil Lyot Coronagraphs with arbitrary aperture telescopes: novel designs using hybrid focal plane masks
系外行星成像和光谱学现在通常由大型地面天文台（例如Gemini/GPI，VLT/SPHERE或Subaru/SCExAO）的专用仪器实现。除了极端自适应光学（ExAO）和后处理方法外，这些设施还利用最先进的日冕仪来抑制被观测恒星的光线，从而能够观测星周环境。Apodized Pupil Lyot Coronagulum（APLC）是当前一代仪器中领先的冠状基线之一。该概念结合了光瞳变迹、不透明焦平面掩模（FPM）和Lyot光阑。APLC可以针对一系列应用进行优化，并且存在用于宽带光中$10^{10}$对比度的轴上分段孔径望远镜的设计。在这次交流中，我们提出了新的设计，进一步推动这一概念的限制，通过修改FPM的性质，从其标准的不透明掩模，以一个较小的大小由圆形相移区包围的掩蔽点。我们提出了这个新概念的形式主义，解决方案找到两种可能的应用：1）升级当前一代ExAO日冕仪，因为这些解决方案与现有设计保持兼容，并将提供更好的内部工作角、对比度和吞吐量，以及2）用于未来旗舰任务（如LUVOIR）的$10^{10}$对比度的日冕仪，其目标是增加现有设计的吞吐量，以观测附近恒星周围的类地行星。
2019-03-18 astro-ph.IM
The Infrared Imaging Spectrograph (IRIS) for TMT: Multi-tiered Wavefront Measurements and Novel Mechanical Design
红外成像光谱仪（IRIS）将是30米望远镜（TMT）上的第一台光自适应光学仪器。IRIS由加州理工学院、加州大学、NAOJ和NRC Herzberg合作建造。我们提出了新的方面的支持结构，旋转器和仪器波前传感器系统正在开发的NRC赫兹伯格。IRIS悬挂在窄场红外自适应光学系统（NFIRAOS）的底部端口，并提供自己的图像去旋转以补偿焦平面的恒星旋转。这一安排是一个挑战，因为NFIRAOS被设计为托管另外两个科学仪器，这对IRIS提出了严格的质量要求。我们的任务是将仪器质量保持在7吨以下，与最新的IRIS设计相比，支撑结构和旋转器的质量减少了30%。为了实现这一目标，同时仍然能够承受地震，我们开发了一种新的复合材料设计。由于IRIS是NFIRAOS的客户工具，因此它受益于NFIRAOS卓越的AO校正。IRIS通过使用仪器上波前传感器（OIWFS）检测低阶像差来辅助这种校正。OIWFS由三个独立定位的自然引导星波前传感器组成，它们在2弧分的视场内巡逻。我们期望在IRIS成像仪焦平面内对微弱恒星的倾斜测量将进一步稳定所提供的图像质量。我们描述了如何使用探测器上的引导窗口（ODGW）的IRIS成像仪可以纳入AO校正。最后，我们提出了我们的策略，用于获取和跟踪源与这个复杂的AO系统，并减轻和测量的各种潜在来源的图像模糊和错位，由于机械结构和接口的属性。（节录）
2016-08-04 astro-ph.IM
Focal Plate Structure Alignment of 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（BAO）技术测量宇宙的膨胀历史。在实验期间，将测量$14000 \,\text{deg}^2$上空3500万个星系和类星体的光谱。KPNO Mayall望远镜的一个新的主焦点校正器将向5000个机器人定位的光纤提供光线。这些光纤依次为10台宽带光谱仪提供信号。焦板结构主要由一个焦板环（FPR）和十个焦板瓣（FPP）组成，正确对准焦板结构对于确保焦平面中的光损失最小至关重要。基于坐标测量机（CMM）计量学的对准方法需要对瓣和环的关键尺寸进行全面表征，所有这些尺寸都经过100%检查。计量数据不仅用于质量保证（QA），而且通过几何变换的仔细建模，为集成附件（如量块、垫片和垫片）的初始选择提供了信息。在CMM上再次检查集成焦板结构，并根据更新的焦板计量数据调整每个瓣，直到所有基准非常接近标称位置，并且光学吞吐量几乎达到理论上最佳的可能值。本文介绍了我们的计量和对准方法和12个正式DESI瓣的完整结果。经间接测量，12个生产瓣片的6168个定位器孔的对准总RMS光通量为$99.88 \pm 0.12 \%$，远高于99.5%的项目要求。成功的校准充分证明了我们基于CMM计量方法的数据、可重复性和微米级精度的丰富性。
2019-08-19 astro-ph.IM
