The GALAH Survey: Relative throughputs of the 2dF fibre positioner and the HERMES spectrograph from stellar targets
我们提出了一个3.9米的英澳望远镜的2dF/HERMES系统的相对吞吐量的分析，根据在头两年的GALAH调查获得的光谱。将恒星的平均光谱通量与它们的光度测定进行比较，以确定一系列光纤位置和大气条件下光纤的相对吞吐量。我们发现，771条可用光纤的总吞吐量在其运营的头两年一直保持稳定。大约2.5%的纤维的吞吐量远低于平均水平。在HERMES带通之间还有许多尚未解释的变化，以及机械和光学连接的纤维组，称为与焦平面区域相关的伸缩器或狭缝。这些发现不会影响HERMES将产生的科学。
2016-03-29 astro-ph.IM
Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) Fiber Positioner Production
暗能量光谱仪（DESI）正在建造中，它将利用重子声学振荡技术测量宇宙的膨胀历史。在实验期间，将测量超过14000平方度的3500万个星系和类星体的光谱。KPNO Mayall望远镜的新主焦点校正器将为5000个光纤定位器提供光线。这些纤维依次为十台宽带光谱仪提供信号。我们将描述的生产和制造过程中开发的5000光纤定位机器人安装在焦平面上的Mayall望远镜。
2018-07-26 astro-ph.IM
High multiplex and precision: the design and development of FLEX, a grid-based fiber positioner with large patrol radius and minimized telecentric error
Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam（波茨坦阿斯特罗物理莱布尼茨研究所）；Australian Astronomical Optics, Macquarie University（澳大利亚天文光学，麦考瑞大学）
针对下一代光谱设施对高复用度光纤定位系统的需求，提出FLEX定位器，利用超弹性镍钛合金管和压电致动器实现大巡逻半径（22.5 mm）与低远心误差（<0.39°），并通过模块化焦面布局支持30240根光纤，覆盖2度六边形视场。
2026-06-23 astro-ph.IM
Characterizing robotic positioners under the influence of changing gravity vectors for future spectroscopic surveys
Physik-Institut, Universität Zürich（苏黎世大学物理研究所）
针对未来第五阶段光谱巡天的高精度需求，提出一种自动望远镜模拟测试台，通过改变定位器方向模拟重力变化，验证其位置稳定性（1微米）、焦点稳定性（5微米）和倾斜变化（<0.4度），并展示Orbray原型模块的初步测试结果。
2026-06-26 astro-ph.IM
Prototyping of 6.2-mm-Pitch Fiber Positioner Modules for Stage-V Telescope Instrumentation
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）
本文通过原型设计和定量评估，验证了6.2毫米间距光纤定位器模块（包括三叶草型和独立驱动型）的可行性，解决了微型化带来的机械和控制挑战，并展示了其满足下一代望远镜高密度多目标光谱观测需求的能力。
2026-05-27 astro-ph.IM
'MOHAWK' : a 4000-fiber positioner for DESpec
我们提出了一个概念，4000纤维定位器DESpec的基础上，Echidna '倾斜脊柱'技术。DESpec焦平面为450 mm宽和弯曲，所需的间距为~ 6.75 mm。尺寸、纤维数量和曲率都与AAO已经进行的类似仪器的各种概念研究相当，但组合起来提出了新的挑战。一个简单的，低成本的，高度模块化的设计，由相同的模块填充相同的脊柱。在适应曲率或较小间距方面没有发现任何问题，并且致动器主要由现成的部件组成。该致动器已在AAO原型，并允许重新配置时间约15秒，达到7微米或更小的位置误差。还提出了测量，采集和引导的简单设计。整个定位器系统的吞吐量损失估计约为15%，其中6.3%归因于倾斜脊柱技术。
2012-07-31 astro-ph.IM
Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) Fiber Positioner Thermal and Wind Disturbance Test
暗能量光谱仪（DESI）正在建造中，它将利用重子声学振荡技术测量宇宙的膨胀历史。在实验期间，将测量超过14000平方度的3500万个星系和类星体的光谱。KPNO Mayall望远镜的新主焦点校正器将为5000个光纤定位器提供光线。这些纤维依次为十台宽带光谱仪提供信号。为了实现这一目标，确保光纤定位器在极端的潜在操作条件下正常工作至关重要，包括全范围的温度、高速风干扰等。热测试提供了对光纤定位器功能的宝贵见解，可用于帮助缓解极端温度下的不良性能，风干扰测试为通风系统的设计提供指导。在这里，我们将介绍DESI光纤定位器的热和风干扰测试，以及测试结果如何帮助提高定位器的鲁棒性。
2018-07-24 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
Collision-free motion planning for fiber positioner robots: discretization of velocity profiles
下一代大规模光谱测量实验，如DESI，将使用数千个光纤定位器机器人包装在焦板上。为了最大限度地利用该机器人系统的观察时间，我们需要将所有定位器的光纤端部从前一个目标坐标平行移动到下一个目标坐标。直接轨迹是不可行的，因为碰撞风险可能会严重损坏机器人并影响测量操作和性能。我们以前开发了一种运动规划方法的基础上，一种新的分散导航功能的无碰撞协调的光纤定位器。导航功能考虑到定位器的配置及其包络约束。运动规划方案具有线性复杂性和短运动持续时间（定位器的最大速度为30 rpm，约2.5秒），与定位器的数量无关。分散化的这两个关键优点指定该方法作为下一代光纤馈送光谱仪中的无碰撞运动规划问题的有前途的解决方案。在一个框架中，一个集中的计算机与定位器机器人进行通信，通信开销可以显着减少使用的速度配置文件组成的几个比特。在这里，我们提出了离散化的速度分布，以确保大量的定位器的实时协调的可行性。修改后的运动规划方法，生成分段线性化的位置配置文件，保证所有的机器人的无碰撞轨迹。速度分布适合几个比特，以较高的计算成本为代价。
2014-10-05 astro-ph.IM
Complete coordination of robotic fiber positioners for massive spectroscopic surveys
Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院（EPFL））
机器人光纤定位器在生成大规模光谱测量中发挥着至关重要的作用。定位器组协调得越完整，其对应的摄谱仪在观测期间接收的信息就越多。研究了位置集的完全协调问题。我们首先定义了局部和全局完备性问题，并确定了它们之间的关系。然后，我们提出了一种新的人工势场，根据该人工势场，定位器及其相邻定位器的收敛性被协同考虑。我们还发现了一个完整的协调所需的条件。最后，我们解释了如何修改的定位器集的一些参数可能会解决其不完全协调的情况。我们使用模拟来验证我们的成就。
2020-05-21 astro-ph.IM cs.RO
Developing Micro DC-Brushless Motor Driver and Position Control for Fiber Positioners
在大型暗能量光谱仪（DESI）中，将使用数千个光纤定位器。这些是机器人定位器，有两个轴，有一支笔的大小。它们紧密地堆积在望远镜的焦平面上。专门的微型机器人已经开发出来，它们使用4mm无刷直流电机。为了简化实施和减少空间占用，每个执行器将集成自己的电子控制板。该板将用于与中央轨迹发生器通信，管理低级控制任务和电机电流馈送。在这种情况下，我们提出了一个高度紧凑的电子解决方案。这种电子器件由两层组成。第一个是可以同时驱动两个无刷电机的功率级。第二个由快速微控制器组成，处理不同的控制任务：通信，霍尔传感器信号的采集，电机相位的换向，以及执行位置和电流调节。还实现了一组诊断功能来检测电机或传感器的故障，并感测可能由两个机器人碰撞导致的异常负载变化。
2014-10-03 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
Correcting Turbulence-induced Errors in Fiber Positioning for the Dark Energy Spectroscopic Instrument
针对暗能量光谱仪光纤定位中湍流导致的测量误差问题，利用静止定位器和湍流相关函数修正误差，将定位误差从7.3微米降至3.5微米，使巡天速度提升1.6%。
2025-02-03 astro-ph.IM
A New Collision Avoidance Fiber Assignment Algorithm for Robotic Fiber Positioners in Multi-Object Spectroscopy
Seoul National University（首尔大学）；Korea Astronomy and Space Science Institute（韩国天文与空间科学研究院）；Macquarie University（麦考瑞大学）；Ajou University（亚洲大学）；University of Arizona（亚利桑那大学）；University of Science and Technology（科学技术大学）
该算法通过优化光纤分配减少碰撞，提高多目标光谱学中目标观测完整性，适用于类似光纤系统的应用。
2026-01-06 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
Focal Plane Alignment and Detector Characterization for the Subaru Prime Focus Spectrograph
我们描述的基础设施正在开发的斯巴鲁测量图像和红移（SuMIRe）的主要焦点光谱仪（PFS）的检测器对齐和表征。PFS将采用四台三通道光谱仪，工作波长范围为3800 $Å$至12600 $Å$。每个光谱仪将由两个可见光通道和一个近红外（NIR）通道组成，其中每个通道将使用单独的施密特相机将捕获的光谱成像到各自的探测器上。在可见光通道中，Hamamatsu 2k x 4k CCD将成对安装，以创建单个4k x 4k探测器，而NIR通道将使用单个Teledyne 4k x 4k H4RG HgCdTe设备。
2014-08-12 astro-ph.IM
The DESI Instrument Control System: Status and Early Testing
暗能量光谱仪（DESI）是目前正在为基特峰国家天文台的Mayall 4米望远镜建造的一种新仪器。它将包括一个具有3.2度直径视场的宽视场光学校正器，一个具有5，000个自动控制光纤定位器的焦平面和10个光纤馈电宽带光谱仪。DESI仪器控制系统（ICS）协调光纤定位器操作，与Mayall望远镜控制系统接口，监控操作条件，读取30个光谱仪CCD，并提供观察员支持和数据质量监控。在这篇文章中，我们总结了ICS的设计，回顾了该项目的现状，并介绍了多阶段测试计划的结果，该计划旨在确保该系统在2019年仪器到达天文台时完全运行。
2018-07-24 astro-ph.IM
Focal Plate Prototyping for Modular Focal Planes of Stage-5 Instruments For Ground-Based Telescopes
Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Haute Ecole du Paysage, d’Ingénierie et d’Architecture de Genève (HEPIA)（日内瓦景观、工程与建筑高等学院）
针对第五代多目标焦面仪器（2万根光纤级）的焦板结构，采用五轴加工技术满足倾斜（±0.05°）和焦深（±30 μm）公差要求。
2026-07-01 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
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
A Hybrid R-Theta Fiber Positioning Robot Using a Piezoelectric Bender for Radial Motion
University of Michigan（密歇根大学）；Indiana University（印第安纳大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
针对下一代光谱仪器对紧凑型光纤定位器的需求，提出混合R-θ光纤定位概念，制作原型测试验证直接压电弯曲器驱动的可行性，残余稳定性约2微米均方根。
2026-08-11 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
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
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
An 8-mm diameter Fiber Robot Positioner for Massive Spectroscopy Surveys
大规模的光谱调查在天体物理学和宇宙学中正成为时尚，因为它们可以解决新的基础知识，如银河系考古学和探测神秘的暗能量的性质。为了实现大规模的光谱测量，正在开发新技术，将数千根光纤放置在焦平面上的给定位置。这些技术需要：1）精确，具有微米位置精度; 2）快速以最小化开销; 3）坚固以最小化故障;以及4）低成本。在本文中，我们提出了一种新的8毫米直径的光纤定位器机器人的发展，使用两个4毫米直流无刷齿轮电机，在暗能量光谱仪的背景下开发。这项开发工作是由西班牙-瑞士（ES-CH）团队进行的，该团队由Institute de Física Teórica（UAM-CSIC）和天体物理学研究所（EPFL）领导，与西班牙的AVS公司和瑞士的Faulhaber集团（MPS & Faulhaber-MINIMOTOR）合作。
2014-10-24 astro-ph.CO astro-ph.IM
A Fiber Positioner Robot for the Gran Telescopio Canarias
致力于观测大规模天空的光纤光谱仪在天文学界的需求越来越大。对于所有的光纤传输仪器来说，最基本和最常见的问题是光纤末端的定位，它必须与天空中目标场的物体的位置相匹配。在现有技术中发现的不同方法中，致动器阵列是最好的方法之一。实际上，致动器阵列能够同时定位所有光纤头，从而使得重新配置时间极短并且仪器效率高。安达卢西亚天文研究所的SIDE小组（见http://side.iaa.es）与AVS工业公司和巴塞罗那大学一起，一直在开发一种适用于大型可扩展阵列的致动器。为了验证其创新的设计理念，以及验证机械要求的实现，已经建立了一个实际规模的原型并进行了测试。本文介绍了概念设计和测试程序和条件。的主要结果显示和所提出的概念的有效性提供了充分的理由。
2010-05-31 astro-ph.CO astro-ph.IM
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
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的计量相机系统用作COBRA光纤电机的光学编码器，用于配置光纤。380毫米口径的计量相机将位于斯巴鲁望远镜的卡塞格伦焦点，以覆盖整个焦平面与一个50万像素的佳能CMOS传感器。计量相机被设计成在45 cm焦平面上提供5μm误差内的光纤位置信息。曝光结束后，在1 s内即可获得所有光纤的位置。这使得整个光纤配置少于2分钟。
2014-08-12 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
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
Astrometric Calibration and Performance of the Dark Energy Spectroscopic Instrument Focal Plane
本文介绍了暗能量光谱仪在线控制系统中用于光纤定位的软件程序及性能验证方法，该仪器旨在通过高精度光纤定位开展巡天，以重子声学振荡研究宇宙膨胀与暗能量演化。
2023-10-04 astro-ph.IM
Testing the 10 spectrograph units for DESI: approach and results
最近投入使用的暗能量光谱仪器（DESI）将使用重子声学振荡技术测量宇宙的膨胀历史。在实验期间，将测量超过14000平方度的3500万个星系和类星体的光谱。KPNO Mayall望远镜的新主焦点校正器为5000个光纤定位器提供光线。这些光纤依次为10台宽带光谱仪提供信号。艾克斯-马赛大学（AMU）和CNRS实验室（LAM，OHP和CPPM）与LPNHE（CNRS，IN 2 P3，Sorbonne Université和Université de Paris）以及位于Pertuis（法国）的WINLIGHT Systems公司组成的联盟负责整合和验证10台全光谱仪的性能要求，配备了低温恒温器，快门和其他机制。我们提出了我们的活动，允许在短时间内有效的验证系统的摘要。我们详细介绍了主要结果。我们强调我们方法的好处，也强调它的局限性。
2021-01-28 astro-ph.IM
The Robotic Multi-Object Focal Plane System of the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI)
2019年，在基特峰国家天文台的梅亚尔望远镜上安装了一个由5,020个机器人光纤定位器组成的系统。机器人每10 - 20分钟自动重新定位光纤，每根光纤的精度为几微米，重新配置时间不到2分钟。在接下来的五年里，他们将使新建造的暗能量光谱仪（DESI）能够测量3500万个星系和类星体的光谱。DESI将制作迄今为止最大的宇宙3D地图，并测量宇宙的膨胀历史。除了5,020个机器人定位器和光纤外，DESI的焦平面系统还包括6个引导相机、4个波前相机、123个基准点源和安装在主镜上的计量相机。该系统还包括相关的结构、热力和电气系统。它总共包含超过675，000个独立部件。我们讨论了设计，施工，质量控制和所有这些组件的集成。我们包括一个总结的关键要求，审查和验收过程中，对天空的要求验证，并吸取教训，为未来的多目标，光纤光谱仪。
2022-05-18 astro-ph.CO astro-ph.IM
A Slit Mask Integral Field Unit for the Robert Stobie Spectrograph on the Southern African Large Telescope: I. Instrument Development
Space Science and Engineering Initiative, College of Engineering, University of Hawai’i at Manoa（夏威夷大学马诺阿分校工程学院空间科学与工程倡议）；Centre for Space Research, North-West University（西北大学太空研究中心）；South African Astronomical Observatory（南非天文台）；University of Wisconsin（威斯康星大学）
本文介绍了为南大西洋大望远镜罗伯特·斯托比光谱仪开发的积分场单元，采用光纤和棱镜折叠镜构建紧凑型设备，实现高通量和高分辨率的光谱观测。
2026-03-24 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
Compact high-resolution spectrographs for large and extremely large telescopes: using the diffraction limit
随着望远镜越来越大，对于给定分辨率的视限摄谱仪的尺寸也变得越来越大，对于ELT来说，尺寸将如此之大，以至于简单设计的高分辨率仪器将不可行。解决方案包括自适应光学（但不提供短波长的完全校正）或图像切片器（提供可行但仍然很大的仪器）。在这里，我们开发的解决方案提出的布兰德-山楂和霍顿：使用衍射限制光谱仪是紧凑的，即使高分辨率。它们的使用是由光子灯笼，它分裂成多个单模光纤多模光纤。我们描述了这种光谱仪的初步设计，分辨率为R ~ 50，000。虽然它们很小并且使用相对简单的光学器件，但挑战在于容纳尽可能长的光纤狭缝（因此在一个光谱仪中最大数量的单模光纤），并以比大多数光谱仪准直器快得多的焦比接受来自每根光纤的光束，同时保持衍射限制的成像质量。尽管存在这些挑战，但仍有可能获得出色的性能。我们还简要地考虑了所需的光谱仪的数量，这可以通过全部或部分自适应光学校正和/或向更长波长移动来减少。
2012-08-23 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
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
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
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
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
Design and Development of Cassegrain Module for PARAS-2 Spectrograph (CAMPAS)
Physical Research Laboratory (PRL), Department of Space, India（印度空间部物理研究实验室）
本文介绍了为PRL 2.5米望远镜的高分辨率光纤馈送阶梯光谱仪PARAS-2设计的卡塞格林模块CAMPAS，该模块实现精确光纤注入、点扩散函数估计和大气色散校正。
2026-05-22 astro-ph.IM
GRACES: Gemini remote access to CFHT ESPaDOnS Spectrograph through the longest astronomical fiber ever made (Experimental phase completed.)
Gemini远程访问CFHT ESPaDONS光谱仪已于2014年5月实现了其实验阶段的第一束光。它成功地收集了来自Gemini North望远镜的光线，并通过两条270米长的光纤将其发送到CFHT的ESPaDOnS光谱仪，以提供整个光学区域的高分辨率光谱。在800 nm处，光纤的平均焦比衰减为14%，最大透过率为85%。GRACES实现了在400和1,000 nm之间提供分辨率为R = 40，000和R = 66，000的光谱。它具有~8%的通量，并且在1小时内对比21等暗的目标敏感。目标的平均获取时间约为10分钟。该项目是Maunakea两个天文台之间富有成效的合作的一个很好的例子，由于Gemini，CFHT和NRC Herzberg团队的相互参与，以及所有密切或间接参与的工作人员，该项目取得了成功。
2014-09-26 astro-ph.IM
The PRL Stabilized High Resolution Echelle Fiber-fed Spectrograph: Instrument Description & First Radial Velocity Results
我们目前的摄谱仪的设计细节和初始径向速度的结果，从PRL光纤馈电的高分辨率交叉色散阶梯光栅摄谱仪（PARAS），最近已委托在阿布山1.2米望远镜，在印度。作为PARAS调试后测试的一部分获得的数据显示，在明亮的RV标准星上，几个月的时间内速度精度优于2 m/s。对于sigma-Dra的观测，我们报告了7个月内1.7m/s的精度和2个月内HD 9407的2.1m/s的精度。PARAS能够以约67，000的分辨率进行3800 A-9500 A的单次光谱覆盖。RV结果在3800 A和6900 A之间使用钍-氩（ThAr）空心阴极灯的同时波长校准获得。光谱仪保持在稳定的温度条件下，在25.55 ℃时精度为0.01 - 0.02 ℃（rms），并封闭在压力为0.1 +/-0.03 mbar的真空容器中。光谱仪在5000 ~ 6500 A范围内的闪耀峰效率为30%，包括探测器在内，采用光纤传输时约为25%。在具有良好视宁度的晴朗夜晚，在相同波长范围内，包括摄谱仪、光纤传输、焦比退化（FRD）和望远镜（反射率为81%）的总效率约为7%。
2013-12-19 astro-ph.IM
In-orbit Commissioning of the Near-Infrared Spectrograph on the James Webb Space Telescope
近红外光谱仪（NIRSpec）是2021年12月25日发射的詹姆斯韦伯太空望远镜上的四个焦平面仪器之一。我们提出了一个概述的运行NIRSpec调试活动，特别强调的活动序列，导致所有硬件组件的NIRSpec的验证。我们还讨论了机械，热，和操作性能的NIRSpec，以及准备在即将到来的JWST科学计划中使用的所有NIRSpec观测模式。
2022-08-04 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
Mode expansion theory and application in step-index multimode fibres for astronomical spectroscopy
在天文光谱学中，光纤被大量用于多路复用和分离光谱仪与望远镜，以在受控环境中提供稳定性。然而，光纤并不是完美的光学元件，并且会引入复杂的效应，从而降低仪器的整体吞吐量、效率和稳定性。我们提出了一种新的数值场传播模型，模拟模式噪声，扰频，和焦比退化的影响与严格的处理波动光学。我们证明了光纤的近场和远场输出的模拟，注入到光谱仪的光线跟踪模型中，可以评估检测器级别的性能。
2021-05-04 astro-ph.IM
Focal ratio degradation in lightly-fused hexabundles
我们现在正在进入一个多目标宽场测量的时代，传统上使用单根光纤同时观察许多目标，可以利用紧凑的积分场单元代替单根光纤。目前的多目标积分场仪器，如SAMI（Croom等人，2012年; Bryant等人，2012年a），推动了多目标光谱仪新型成像光纤束（六束）的开发。我们已经表征了具有不同包层厚度的hexabundles的性能，并将其与相同类型的裸光纤的性能进行了比较，跨越IFU仪器中可能的填充分数和输入f比范围。当用F/3.4至>F/8的输入进料时，测试具有7-芯和61-芯的六束的焦比退化（FRD）、通量和串扰。五个7芯束的包层厚度范围为1至8微米，61芯束的包层厚度为5微米。正如预期的那样，FRD随着输入焦比的减小而改善。我们发现，FRD和吞吐量的核心在hexabundles匹配的性能相同的材料在低输入f-比率的单纤维。所给出的性能结果可用于根据计划仪器允许的最大损耗对系统的f比设置限制。我们的研究结果证实，hexabundles是一个成功的替代光纤成像设备的多目标光谱的宽视场望远镜，并促使进一步发展的hexabundle设计与六角形包装和方形核心。
2013-11-27 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
Polarization Modeling and Predictions for DKIST Part 3: Focal Ratio and Thermal Dependencies of Spectral Polarization Fringes and Optic Retardance
高光谱分辨率天文偏振仪的数据产品经常受到条纹的限制。条纹可以使从分光偏振数据导出的磁场性质偏斜。如果条纹和物体信号太相似，条纹去除算法也会破坏数据。对于某些窄带成像偏振计，干涉条纹改变了定标延迟器的特性，对定标误差起主导作用。用于偏振测量仪器的系统级工程工具需要精确预测条纹幅度、传输周期、二向衰减和延迟。可以对环境、热和光学特性引起的相关不稳定性进行建模，并开发缓解工具。我们创建光谱偏振条纹振幅和时间不稳定性的预测，通过应用Berreman演算和简单的干涉计算光学在不同的F/数的光束。然后，我们应用的形式主义，超消色差六晶体延迟器在会聚光束下的光束热负荷在室外环境条件下的两个世界上最大的天文台：10米凯克望远镜和丹尼尔K。井上太阳望远镜（DKIST）。DKIST将产生300瓦的光束，这对大直径六晶体延迟器、二向色分束器和内部光学系统提出了严格的要求。DKIST延迟器用于F/比在8和62之间的会聚光束。条纹光谱周期，振幅和延迟器行为的热模型辅助DKIST光学设计和校准计划，未来应用于许多天文分光偏振计。凯克的低分辨率成像光谱仪与偏振仪（LRISP）仪器也使用六晶体延迟器在会聚F/13光束中的卡塞格伦焦点暴露在最高的环境条件下，提供观测验证我们的预测。
2018-03-23 astro-ph.IM
3D Free-Form Optical Lens -- Miniaturised Fibre Couplers for Astrophotonics
针对多目标光谱仪光纤耦合需求，提出采用玻璃和晶体材料的单块式3D自由曲面微光学耦合器，替代传统光纤耦合器，实现宽波段高效耦合。
2024-12-17 astro-ph.IM
Light scrambling and focal ratio degradation of thin multimode fibers with different core geometries
该研究针对50微米纤芯的不同几何形状细多模光纤，探究其光扰模与焦比退化特性，发现八角形纤芯光纤近远场扰模效果更优且焦比退化效应更小，可为天文光谱仪光纤选型提供参考。
2024-08-15 astro-ph.IM physics.optics
Application of Multicore Optical Fibers in Astronomy
多芯光纤在天文学中越来越受到关注。使它们对天文学有吸引力的两个主要属性是它们减少了芯之间的距离，因此具有优于其他方法的填充因子，并且它们提供了在许多通道中传输光的可能性，而只需处理单个光纤的开销。这些特性正被利用来实现微型积分场单元，例如，它可以将光从焦平面中的不同区域传输到光谱仪。在这里，我们提供了几个应用的概述，多芯光纤现在正在考虑和应用于天文观测，以提高科学产量。
2017-04-05 astro-ph.IM
End effects in optical fibres
高度复用的光谱仪的性能受到光纤中的焦点退化（FRD）的限制。已经表明，这主要是由集中在纤维端部安装点周围的过程引起的。我们使用的环的厚度在远场产生的光纤被准直光束照射时，估计FRD产生的区域的大小。这就需要开发一个新的模型，利用现有的射线追踪和波基模型的特点，这非常适合现有的数据。结果表明，纤维束反射率的大小主要取决于纤维束与支撑箍之间的粘结长度。我们指出了未来的纤维系统的生产的影响。
2013-09-25 astro-ph.IM
