Developments of Multi-wavelength Spectro-Polarimeter on the Domeless Solar Telescope at Hida Observatory
为了同时获得多波长窗口的全斯托克斯光谱，我们在飞田天文台的圆顶太阳望远镜上研制了一种新的分光偏振计。新的偏振计包括一个安装在地平仪上的60厘米口径真空望远镜、一个图像旋转器、一个高色散摄谱仪、一个偏振调制器和一个分析器，分析器由一个连续旋转的波片和一个偏振分束器组成，波片在500 - 1100 nm范围内的延迟几乎恒定在127 $^{circ}$左右，偏振分束器位于望远镜焦点的后面。快速和大格式CMOS相机和红外相机。狭缝摄谱仪使我们能够在与相机数量一样多的波长窗口中获得光谱。我们对整个系统的仪器偏振特性进行了表征，并建立了偏振校准程序。斯托克斯Q、U和V之间的串扰被评估为约0.06% $sim$ 1.2%，这取决于固有偏振的程度。在典型的观测装置中，对于500 nm - 1100 nm，在20 - 60秒内可以实现0.03%的灵敏度。新的偏振计有望为诊断太阳大气中的三维磁场和其他矢量物理量提供一个强有力的工具。
2018-03-06 astro-ph.IM astro-ph.SR
On Stokes polarimeters for high precision CMB measurements and mm Astronomy measurements
几个正在进行的和未来的实验使用斯托克斯偏振计（即旋转波片，随后是一个稳定的偏振器和非偏振检测器）来测量宇宙微波背景的小偏振分量。预期信号通常使用Mueller形式主义进行评估。在这项工作中，我们进行了信号评估，考虑到仪器中存在的不同光学器件的温度，它们的非理想性，多次内部反射，以及不同光学组件之间的反射。这种分析，它利用了一个新的描述的辐射传输的半波片，可以用来优化实验装置，以及它的每个光学元件。最后，我们的分析应用的一个例子，研究低温偏振调制器探测星际尘埃偏振。
2010-06-16 astro-ph.IM
The Visible Spectro-Polarimeter of the Daniel K. Inouye Solar Telescope
丹尼尔K。Inouye太阳望远镜（DKIST）可见光分光偏振仪（ViSP）是一台传统的狭缝扫描摄谱仪，能够观测太阳区域，最大可达$120\times78~\mathrm{arcsec}^2$面积。该设计实现了双光束偏振测量，多色偏振调制器，高色散中阶梯光栅，和三个光谱通道，可以自动定位。该仪器的一个显著特点是它能够在太阳光谱的380-900纳米范围内的任何地方进行调谐，从而可以同时观察到几乎无限数量的三种波长的组合。这使ViSP用户能够对太阳大气的磁结构和等离子体动力学进行成熟的光谱偏振研究，以及对太阳光谱进行全新的研究。在DKIST的第一代仪器套件中，ViSP是科学界唯一可用的波长多功能分光偏振仪。它被特别设计成一种探索仪器，用于探索新的光谱和偏振诊断，并通过对太阳偏振光谱的高空间、光谱和时间分辨率观测来测试偏振线形成的改进模型。在这篇仪器文章中，我们描述了ViSP的科学要求和设计驱动因素，并介绍了在仪器调试过程中收集的初步科学数据。
2022-02-28 astro-ph.IM astro-ph.SR
Submillimeter Polarimetry with PolKa, a reflection-type modulator for the APEX telescope
成像偏振测量是研究宇宙磁场的重要工具。在我们的银河系中，从分子云的亚毫米尘埃辐射和超新星遗迹的同步辐射中测量到了几个到$\sim$ 10\%的偏振水平。只有少数技术存在图像的偏振角的分布，作为一种手段，跟踪天空的平面投影的磁场取向。在亚毫米波波长下，偏振可以通过偏振敏感测辐射热计元件的差分总功率来测量，也可以通过调制信号的偏振来测量。APEX望远镜上的测辐射热计阵列（如LABOCA）用于观测直径与$\sim0\fdg2$一样大的场的连续辐射。在这里，我们提出的结果，从调试的PolKa，旋光仪在这里，我们提出PolKa，旋光仪的LABOCA与反射型波片的至少90\%的效率。调制效率主要取决于取样和波片的角速度。对于数据分析，引入了广义同步解调的概念。朝向点源的仪器极化处于$\sim0.1$ \%的水平，在主光束的$-10$ db轮廓处增加到百分之几。本文提出了一种在扩展源观测中校正其影响的方法。我们的蟹状星云的偏振同步辐射图与在无线电和光学波长处观察到的结构一致。在OMC 1中测量的线性偏振与以前的研究结果一致，而LABOCA的高灵敏度使我们能够映射猎户座酒吧的偏振发射，一个原型光子占主导地位的区域。
2014-08-29 astro-ph.IM
High-resolution, high-sensitivity, ground-based solar spectropolarimetry with a new fast imaging polarimeter
上下文微弱和小尺度太阳磁场的遥感对于太阳物理学中一些重要的未决问题具有极大的相关性。这就要求获得具有高空间分辨率（0.1弧秒）和低噪声（连续强度的1 e-3至1 e-5）的分光偏振数据。从地面获得这些测量的主要限制是大气视宁度和视宁诱导串扰（SIC）所产生的图像分辨率的降低。目标。我们介绍的原型快速太阳偏振计（FSP），一种新的地面，高节奏的偏振仪，解决了上述的限制，产生的数据，最适合的应用程序的事后图像恢复，并在100 Hz的调制频率，以减少SIC。结果pnCCD相机达到400 fps，同时保持高占空比（98.6%）和非常低的噪声（4.94 erms）。调制器被优化为在可见光谱范围内具有高（> 80%）的总偏振效率。这允许FSP每秒获得100个光子噪声限制的全斯托克斯测量。我们发现，在窄带、非调制、安静太阳测量中存在的视宁度诱导信号（a）在积分7.66分钟后低于噪声（7 e-5），（b）在积分1.16分钟后低于噪声（2.3e-4），以及（c）在通过多目标多帧盲解卷积恢复情况（b）后略高于噪声（4 e-3）。此外，我们还证明，通过仅使用活动区域的窄带图像（低SNR为13.9），我们可以大约每2秒获得一组完整的高质量恢复测量结果。
2016-04-06 astro-ph.IM astro-ph.SR
Design, optimization and realization of FLC based Stokes polarimeters and Mueller matrix ellipsometer using a genetic algorithm
由于光学元件的波长依赖性，高性能宽带偏振计的设计具有挑战性。最近开发了一种高效的遗传算法（GA）计算机代码，以设计和重新优化完整的宽带斯托克斯偏振计和米勒矩阵椭偏仪（MME）。我们的研究结果是以前的专利设计的基础上，两个和三个铁电液晶（FLC）的改进，并适用于宽带高光谱成像，或多通道光谱应用。我们已经实现了一个设计，使用两个FLC和比较的频谱范围和精度与以前的设计。
2013-09-02 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
The Extreme Polarimeter: Design, Performance, First Results & Upgrades
迄今为止，已经发现了700多颗系外行星。其中只有少数被直接观察到。直接观察是非常具有挑战性的，由于小的分离和非常大的对比度。成像偏振法提供了一种方法来降低非偏振星光和被星周物质散射后变成线偏振的光之间的对比度。这种物质可以是在星周盘中发现的尘埃和碎片，也可以是系外行星的大气或表面。我们提出的设计，校准方法，偏振性能和样品的观测结果的极端偏振仪，成像偏振仪的散射光在可见光波长的星周环境的研究。偏振计使用光束交换技术，其中两个正交偏振状态同时成像，并且偏振调制器在拍摄下一个图像之前交换两个光束的偏振状态。该仪器目前在没有自适应光学辅助的情况下运行。为了减少大气视宁度对偏振测量的影响，以35 fps的帧速率拍摄图像，并且将大量帧组合以获得偏振图像。在位于拉帕尔马的4.2米威廉·赫歇尔望远镜上使用这一仪器进行了四次成功的观测，目标是具有原行星盘的年轻恒星以及被尘埃封套包围的演化恒星。在分数极化方面，仪器灵敏度优于10^-4。中心恒星和拱星源之间的对比度为10^-6量级。我们表明，我们的校准方法产生的绝对偏振误差低于1%。
2012-11-27 astro-ph.IM
InnoPOL: an EMCCD imaging polarimeter and 85-element curvature AO system on the 3.6-m AEOS telescope for cost effective polarimetric speckle suppression
Hokupa 'a-85曲率自适应光学系统组件已被改造，用于在3.67米高级电光系统（AEOS）望远镜上创建一个新的AO校正Coudé仪器。这种新的AO校正光路旨在提供波长超过800 nm的f/40衍射限制焦点。一种新的基于EMCCD的双光束成像偏振计InnoPOL已经设计出来，目前正在安装在这个校正的f/40光束后面。InnoPOL系统是一个灵活的平台，用于使用商业解决方案优化极化性能和测试调制策略。该系统被设计为一个技术测试和演示平台，因为Coudé路径尽可能使用现成的组件构建。AO校正后的偏振性能的模型表明，偏振调制速率低至200 Hz，可以引起足够的亮度和焦平面位置的散斑相关性，以改变调制器的散斑抑制行为。这些模型也通过AEOS的初始EMCCD评分相机数据进行了验证。大量的仪器交易和开发工作之间的仪器性能参数和各种极化噪声源进行了探讨。
2016-04-10 astro-ph.IM
Full Stokes polarimetry using Dual-Frequency Liquid Crystals
在双频液晶（DFLC）中，当施加电压的频率大于临界值（$f_c$）时，材料的介电各向异性从正变为负。这将导致指向矢从平行于场（对于$f < f_c$）切换到垂直于场（$f > f_c$）。因此，DFLC可以用于通过切换外部施加电压的频率来调制光。本文介绍了DFLC在全斯托克斯偏振测量中的应用。设计了一种基于两个DFLC和两个静态延迟器的偏振调制器。DFLC的开关和静态延迟器的组合被选择为使得对所有斯托克斯参数给予或多或少相等的权重。初步结果的优化的位置角度的调制器的目标，实现多色调制器的波长范围在600-900 nm。
2018-08-31 astro-ph.IM
Spatial polarization modulators: distinguishing diffraction effects from spatial polarization modulation
只有我们吗？在我们寻找地球以外的生命的过程中，我们利用我们自己的星球来开发和验证远程探测生命的新方法和技术。我们的生命特征探测偏振仪（LSDpol）是一种快照全斯托克斯分光偏振仪，将部署在野外和太空中，通过感测反射光的线性和圆偏振状态来寻找地球上生命的信号。这些生物特征的例子是由O2-A带和植被引起的线性偏振，例如红色边缘和绿色凸起，以及由生物分子的同手性引起的圆偏振。LSDpol针对检测圆偏振进行了优化。为此，LSDpol在光谱仪的入口狭缝中采用了空间光调制器，即液晶四分之一波长延迟器，其中快轴作为狭缝位置的函数旋转。LSDpol的原始设计通过将四分之一波片与偏振光栅相结合来实现双光束分光偏振计。不幸的是，这种设计导致显著的线性到循环串扰。此外，它揭示了虚假的偏振调制效应。在这里，我们提出了数值模拟，说明如何菲涅耳衍射效应可以创建这些虚假的调制。我们在实验室中使用100%线性和圆偏振光通过精确的偏振态测量验证了模拟。
2021-08-05 astro-ph.IM
POLICAN: A Near-infrared Imaging Polarimeter at the 2.1m OAGH Telescope
POLICAN是一种近红外成像线性偏振仪，为位于墨西哥索诺拉州卡纳内阿的吉列尔莫·哈罗天体物理观测站（OAGH）的2.1米望远镜上的卡纳内阿近红外相机（CANICA）开发。POLICAN安装在CANICA之前，由一个旋转的超消色差1-2.7微米半波片（HWP）作为调制器和一个固定的线栅偏振器作为分析器组成。CANICA有一个1024 x 1024的碲镉汞探测器，板级为0.32弧秒/像素，视场为5.5 x 5.5弧分^[2]。偏振观测是通过半波片角度0、22.5、45、67.5度的不同步长调制入射光来进行的，以建立线性斯托克斯参数（I、Q和U）。图像缩减包括暗减法、偏振平场和天空减法。天体测量和测光校准是使用两微米全天巡天的公开数据进行的。偏振校准包括观测球状星团和偏振标准在文献中。对球状星团多次观测的分析得出仪器偏振度为0.51%。从最亮的7等星到最暗的16等星，偏振度的范围从0.1%到10%不等。对于H波段亮度大于13等的恒星，其偏振测量精度优于0.5%，位置角误差小于5 °。POLICAN主要用于研究星际介质中恒星形成区域及其周围的散射极化和磁场。
2018-03-06 astro-ph.IM
SWIPE: a bolometric polarimeter for the Large-Scale Polarization Explorer
球载LSPE任务的优化测量大角度尺度的宇宙微波背景的线偏振。用于偏振探测器的短波长仪器（SWIPE）由3个多模测辐射热计阵列组成，冷却温度为0.3K，光学元件和滤波器低温冷却至4K以下，以减少探测器上的背景。偏振测量是通过在阵列前放置大的旋转半波片和线栅偏振器来实现的。偏振调制器是光学链的第一个组件，显著降低了仪器偏振的影响。在SWIPE中，我们用角分辨率换取灵敏度。折射望远镜的入射光瞳直径为45厘米，而场光学系统经过优化，可以为每个探测器收集数十种模式，从而提高吸收功率。该方法在95、145、245 GHz处分别产生1.8、1.5、1.2度的FWHM分辨率。三个通道的预期性能受到光子噪声的限制，导致对于覆盖25%天空的13天调查，每束光的最终灵敏度约为0.1-0.2 uK。
2012-08-01 astro-ph.CO astro-ph.IM
Instrumentation for solar spectropolarimetry: state of the art and prospects
鉴于其在灵敏度和空间分辨率方面无可争议的能力，成像分光偏振测量和数值斯托克斯反演相结合是目前用于遥感太阳大气层物理特性，特别是其重要驱动磁场的主要技术。太阳磁场表现在广泛的空间，时间和能量尺度。如今，人们认为所谓安静太阳的无处不在但相对较小且较弱的场对于回答太阳物理学中的许多悬而未决的问题至关重要，由于日地之间的强烈联系，其中一些问题具有重大的实际意义。然而，这样的场对于检测是非常具有挑战性的，因为它们需要具有高空间（亚弧秒）、光谱（<100 mA）和时间（<10 s）分辨率以及高偏振灵敏度（<0.001强度）的分光偏振测量。我们收集并讨论了在过去几十年中开发的成熟和即将推出的仪器解决方案，以将太阳观测推向上述参数区域。这通常涉及由于数据的高维度和信噪比考虑等而导致的设计权衡。我们专注于形成分光偏振计的三个主要组成部分，即波长鉴别器，用于将入射偏振态编码为强度图像的设备（偏振调制器），以及用于记录它们的传感器技术。我们考虑引入仪器解决方案以在不同的光波长和从不同的观察位置进行这种测量，即，地面、平流层或近太空。
2019-11-04 astro-ph.IM astro-ph.SR
WIRC+Pol: a low-resolution near-infrared spectropolarimeter
WIRC+Pol是Palomar天文台200英寸Hale望远镜上的宽视场红外相机（WIRC）的一个新的低分辨率（R~100）、近红外（J和H波段）偏振光谱测量模式。该仪器采用了基于四分之一波片和偏振光栅（PG）的新型偏振计设计，可在一次曝光中提供完整的线性偏振测量（斯托克斯I，Q和U）。PG在J和H波段也有很高的透射率。该仪器位于赤道望远镜的主焦点处。因此，该系统在光路中只有一次反射，提供最小的望远镜诱导偏振。已经为WIRC+Pol开发了一个数据简化管道，以从观测中产生线性偏振测量。WIRC+Pol自2017年2月以来一直在天空中。第一年的调试结果表明，该仪器具有偏振光栅所期望的高色散效率。我们证明了仪器的偏振稳定性与RMS的变化在0.2%的水平超过30分钟的明亮的标准星（J = 8.7）。虽然光谱提取是光子噪声限制的，但源之间的偏振校准仍然受到系统学的限制，可能与重力相关的指向效应有关。我们讨论我们在数据中发现的仪器系统学，它们的潜在原因，以及消除它们所必需的校准。我们描述了一个调制器升级，将消除缓慢变化的系统，并提供极化精度优于0.1%。
2019-01-08 astro-ph.IM
Polarization Modeling and Predictions for DKIST Part 4: Calibration Accuracy Over Field of View, Retardance Spatial Uniformity And Achromat Design Sensitivity
现代天文台和仪器需要更大尺寸的光学器件，具有更严格的性能要求。丹尼尔K。Inouye太阳望远镜将是世界上最大的太阳望远镜，孔径为4.0米，提供300瓦的光束和5弧分的视场。延迟的空间变化是对全场校准的限制。三台偏振仪同时在380 nm至1800 nm的窄带内操作七台相机。DKIST偏振校准光学器件在格里高利焦点处的直径必须为120 mm，以通过光束并在高热负荷、紫外线通量和环境变化下工作。类似的约束适用于在F/18至F/62的焦平面附近具有大光束的仪器调制器。我们评估如何设计因素可以产生更多的空间和光谱误差模拟抛光误差所造成的椭圆延迟。我们测量超过5度的圆延迟和光谱振荡超过+-2的光学指定为严格的线性延迟器。尺度大于10 mm的空间变化包含90%的变化。即使使用相同的延迟偏置值和材料，不同的设计对具有不同空间分布的抛光误差也可以是2倍更敏感。一旦包括圆形延迟，轴上光束的校准就不受影响。全场的校准受到空间延迟变化的限制，除非技术考虑到这种变化。对于可见光波长的石英和MgF_2延迟器，我们显示了在视场角大于大约一角分的情况下，延迟幅度为1度的校准延迟器变化，三个DKIST校准延迟器之间存在显着变化。我们提出抛光误差图通知新的校准技术，试图提供绝对精度的系统校准低于有效的串扰水平的1度延迟。
2018-11-26 astro-ph.IM
