An efficient, compact, and versatile fiber double scrambler for high precision radial velocity instruments
本文介绍了一种用于高分辨率多普勒径向速度仪的小型光纤双扰频器的设计和测试结果。该器械由一个光学元件组成：一个高折射率$n$ $\sim$ 2球透镜，可在两条光纤之间交换近场和远场。当与八边形光纤结合使用时，该器件产生非常高的加扰增益，并极大地降低了光纤输出对任何输入照明变化的敏感性，从而稳定了光谱仪的仪器轮廓并提高了多普勒测量精度。该系统对输入光瞳变化也高度不敏感，将摄谱仪与望远镜照明变化隔离开来，并看到变化。通过选择适当的玻璃和透镜直径，当光纤实际上与透镜表面接触时实现最高效率，与经典的双扰频器系统相比，大大简化了对准过程。该原型双扰频器已经证明了比以前的系统显著的性能增益，使用未涂覆的Polymicro八角形光纤实现了超过10，000的扰频增益，吞吐量为$\sim$ 87%。在光纤训练中增加环形光纤进一步将加扰增益增加到$>$ 20，000，这受到实验室测量误差的限制。虽然这种光纤系统是为可调谐区行星光谱仪设计的，但它更普遍地适用于可见光和近红外的其他仪器。由于结构简单，成本低，这种光纤扰码器也可以很容易地多路复用的大型多目标仪器。
2015-05-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
Fiber mode scrambler for the Subaru infrared Doppler instrument (IRD)
我们报告的结果，光纤模式扰频器的实验，红多普勒仪器（IRD）的斯巴鲁8.2米望远镜。IRD是一种光纤馈电的高精度径向速度（RV）仪器，用于在近红外波长下搜索附近M矮星周围的系外行星。这是一台带有中阶梯光栅的高分辨率光谱仪。预期的RV测量精度为1 m s-1，采用最先进的激光频率梳进行波长校准。在IRD观测中，多模光纤出口光强分布的变化是最重要的仪器噪声之一，它降低了RV测量精度。为了稳定光纤出口的光强分布，必须引入光纤扰模器。在以往的研究中，已经提出了几种模式扰频器，但有必要确定最合适的模式扰频器系统的IRD。因此，我们进行了各种模式扰频器，静态和动态的性能的系统测量。我们测试了不同长度的多模光纤、八角形光纤、双光纤扰码器和两种动态扰码器以及它们的组合。我们报告这些模式扰频器的性能，并提出候选模式扰频器系统的IRD。
2018-03-23 astro-ph.EP 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
DESI Commissioning Instrument Metrology
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。这些光纤依次为10台宽带光谱仪提供信号。我们将描述调试仪表计量程序的方法和结果。该计划的主要目标是计算转换并进一步开发将光纤放置在目标位置的5um RMS内的系统。我们将使用调试仪器计量程序来测量调试仪器上的5个CCD和22个照明基准点的绝对三轴笛卡尔坐标。
2018-07-24 astro-ph.IM
CHIRON TOOLS: Integrated Target Submission, Scheduling and Observing Systems for a High Resolution Fiber Fed Spectrograph
CHIRON光谱仪是Cerro Tololo Inter-America Observatory（CTIO）1.5米望远镜上的一种新型高分辨率光纤馈送仪器。为了优化仪器的使用和有限的人力资源，我们设计了一套集成的Web应用程序，允许目标提交，观察脚本规划，夜间脚本执行和记录，以及多个用户访问减少的数据。统一和易于使用的界面大大减少了提交和安排观测所需的时间，提高了夜间作业的效率和准确性。我们提出我们的经验，以帮助天文学家和项目经理谁需要计划所需的工作范围，委托一个预定的设施仪器。
2013-11-06 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
Effect of near-field distribution on transmission characteristics of fiber-fed Fabry-Perot etalons
光纤标准具广泛应用于引力波探测器、超稳激光器和高精度光谱仪的校准基准等先进干涉测量仪器中。我们证明了近场分布的变化会恶化的光纤F-P标准具的光谱精度，特别是当精度在3 * 10-10或更高的顺序是必需的。八角形光纤加双扰器后，可以大大提高近场分布的稳定性和均匀性。在为亚ms-1精度径向速度仪器建立波长定标器时，应慎重考虑双扰频器。
2021-05-10 astro-ph.IM
'Modal-noise' in single-mode fibers: A cautionary note for high precision radial velocity instruments
随着大口径望远镜上衍射受限自适应光学系统的出现，探索单模光纤（SMF）在高精度多普勒光谱仪中的应用变得越来越有吸引力。使用这些光纤的光谱仪可以做得比典型的“可见度有限”仪器小得多，大大降低了成本和整体复杂性。重要的是，当使用SMF时，与多模光纤相关联的经典模式干涉和散斑问题（也称为“模式噪声”）被减轻，这也提供了完美的径向和方位角图像置乱。然而，这些光纤确实支持多个偏振模式，对于大芯光纤，考虑到大量的传播模式，这一问题通常被忽略。由于大多数高分辨率天文仪器中使用的衍射光栅具有对入射偏振变化敏感的色散特性，光纤中的任何双折射变化都可能导致效率分布的变化，从而降低照明稳定性。在这里，我们提出了一个警示说明，概述了SMF的偏振特性如何影响高分辨率摄谱仪的径向速度测量精度。这项工作与目前正在设计和建造的衍射极限、极高精度RV光谱仪的快速扩展领域密切相关。
2015-11-13 astro-ph.EP 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
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
CAFE: Calar Alto Fiber-fed Echelle spectrograph
我们在这里介绍CAFE，Calar Alto光纤馈电Echelle摄谱仪，这是西班牙阿莱曼天文中心（CAHA）建造的一种新仪器。CAFE是一种单光纤高分辨率（$R\sim$ 70000）光谱仪，覆盖波长范围在3650- 9800 nm之间。它是在中阶梯摄谱仪通用设计的基础上建立的。它的主要目的是测量$V\sim$ 13-14等恒星物体的径向速度，精度达到几十个$m s^{-1}$。为了实现这一目标，最大限度地简化了设计，去除了所有可能的可移动组件，中心波长是固定的，因此波长覆盖范围;没有滤光轮，一个狭缝等，特别注意热稳定性和机械稳定性。该仪器已完全投入使用，并可在卡拉尔阿尔托天文台的2.2米望远镜上使用。在这篇文章中，我们描述了（i）设计，总结其制造阶段;（ii）表征仪器的主要性能;（iii）描述还原管道;（iv）显示第一次灯光和调试运行的结果。实验结果表明，该仪器达到了设计指标要求，达到了预期目标。特别是，他们表明，该仪器比预期的更有效，在$\sim$ 2700秒的积分时间内，对于$V\sim$ 14.5等的恒星物体，达到了$S/N\sim$ 20。该仪器是一台用于系外行星研究（通过研究包含大质量行星的可能系统的大样本），银河系动力学（移动群体或恒星协会的高精度径向速度）或天体化学的奇妙机器。
2013-01-10 astro-ph.IM
CHIRON - A Fiber Fed Spectrometer for Precise Radial Velocities
CHIRON光学高分辨率阶梯光栅光谱仪于2011年在CTIO的1.5米望远镜上投入使用。该仪器的设计具有高通量和稳定性，目标是高精度和高节奏地监测明亮恒星的径向速度，以发现低质量系外行星。当使用总效率（包括望远镜和探测器）为6%或更高的切片器时，可以获得R= 79，000的光谱分辨率，而对于明亮的恒星，分辨率为R= 136，000。覆盖415至880 nm的固定光谱范围。中阶梯光栅被放置在真空外壳中，仪器温度稳定在± 0.2 ℃。稳定的照明是由一个八边形的多模光纤具有良好的光扰特性。碘池用于波长校准。本文介绍了该仪器的主要光学系统、光纤馈源、探测器、测量仪等方面，以及观测过程和数据处理。
2013-09-16 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
Design and performance of "R-FLEX", a flexure-based fiber positioning robot for spectroscopic cosmology
本文介绍R-FLEX，一种基于柔性铰链的光纤定位机器人，实现6.2毫米间距、4毫米行程内≤5微米重复精度，满足寄生运动、角度、寿命及量产要求，支撑未来光谱宇宙学仪器。
2025-08-01 astro-ph.IM
A Radial Velocity Error Budget for Single-mode Fiber Doppler Spectrographs
采用自适应光学（AO）的单模光纤（SMF）光谱仪为实现极精确的径向速度（EPRV）测量提供了独特的路径。我们提出了一个径向速度（RV）的误差预算的基础上，端到端的数值模拟的仪器名为iLocater，正在开发的大型双目望远镜（LBT）。iLocater的设计代表了第一台AO馈电SMF摄谱仪，用于量化和评估在衍射极限下进行精确多普勒时间序列测量的相对优点和缺点。这个框架可以应用于贸易研究工作，调查仪器设计决策的影响，系统的不确定性，在亚米每秒精度的制度。我们发现，工作在衍射极限通过使用AO和SMF的允许高光谱分辨率和改善的仪器稳定性的限制幅度和较长的积分时间为代价。配备AO的大型望远镜解决了SMF摄谱仪的主要挑战。
2018-12-06 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
Diffraction-limited integral-field spectroscopy for extreme adaptive optics systems with the Multi-Core fiber-fed Integral-Field Unit
直接成像仪器具有空间分辨率，可以将系外行星从其宿主恒星中分辨出来。这使得能够直接表征系外行星的大气，但大多数直接成像仪器没有足够高分辨率的光谱仪来详细描述大气特征。我们调查使用的单模衍射有限积分场单元，是紧凑的，易于集成到当前和未来的直接成像仪器的系外行星表征。这是通过利用光子制造的最新进展来实现的，以创建单模光纤馈送图像重定格式器。光纤链路是在单模多芯光纤的顶部用3D打印透镜创建的，该光纤馈送超快激光雕刻的光子芯片，该光子芯片将光纤重新格式化为伪狭缝。然后，我们将其耦合到一个一阶摄谱仪与三重堆叠体相位全息光栅在大带宽的高效率。该原型系统已经在4.2米的威廉赫歇尔望远镜上成功地进行了第一次光观测。根据波长的不同，测得的天空分辨能力在2500到3000之间。通过我们的观察，我们表明，单模积分场光谱是当前和未来系外行星成像仪器的一个可行的选择。
2020-09-08 astro-ph.IM
FIRST, a Pupil-Remapping Fiber Interferometer at the Subaru Telescope: on-sky results
第一，单望远镜光纤成像仪，是一种光谱成像仪，使用单模光纤进行光瞳重映射，允许测量超出望远镜衍射极限。集成在斯巴鲁望远镜的斯巴鲁Coronagaphic Extreme自适应光学仪器上，它受益于非常稳定的可见光波前，允许获得长时间曝光，并在比以前更暗的光源上操作。在天空中的结果表明，该仪器的能力，以检测恒星的同伴分离43 mas的情况下，五车二双星系统。在超大望远镜上采用类似的方法，将为在非常高的角分辨率下进行伴星探测和定性提供独特的科学机会。
2020-12-22 astro-ph.IM
The Keck Planet Imager and Characterizer: A dedicated single-mode fiber injection unit for high resolution exoplanet spectroscopy
凯克行星成像仪和表征仪（KPIC）是一种专用仪器，用于演示最初为系外行星直接成像领域开发的新技术和仪器概念。KPIC位于当前Keck II自适应光学系统的下游，包含一个光纤注入单元（FIU），能够将自适应光学系统的高对比度成像能力与当前Keck高分辨率红外光谱仪（NIRSPEC）的高色散光谱能力相结合。该仪器于2018年9月部署在Keck，已用于获取多个目标的高分辨率光谱（$R > 30,000$）。在近期，它将用于对已知的直接成像的系外行星和北半球可见的低质量褐矮星伴星进行光谱表征，其光谱分辨率高到足以进行自旋和行星径向速度测量以及大气天气现象的多普勒成像。在这里，我们提出了设计的FIU，独特的校准程序需要操作一个单模光纤仪器和系统性能。
2021-07-27 astro-ph.IM
25,000 optical fiber positioning robots for next-generation cosmology
大规模并行多目标光谱仪是宇宙学仪器的前沿。例如，非常成功的暗能量光谱仪（DESI）于2021年5月开始调查操作，拥有5，000根机器人驱动的多模光纤，可将来自数千个星系和类星体的光同时传输到望远镜外的高分辨率光谱仪阵列。红移是单独测量的，因此提供了前所未有的详细的宇宙3D地图，并能够精确测量暗能量膨胀和其他关键的宇宙学参数。在这里，我们介绍了下一代光纤定位机器人的设计和原型设计方面的新工作。在6.2 mm的中心间距，1-2 um的定位精度，并在一个可扩展的形状因子，这些设备将使下一代宇宙学仪器，扩大到仪器与10,000至25,000光纤机器人。
2022-12-15 astro-ph.GA astro-ph.IM
Overview of the Dark Energy Spectroscopic Instrument
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。这些光纤依次为10台宽带光谱仪提供信号。我们提出了一个概述的仪器，主要技术要求和挑战，以及该项目的当前状态。
2018-07-24 astro-ph.IM
Maunakea Spectroscopic Explorer (MSE) Instrumentation Suite
Maunakea光谱探测器（MSE）将取代现有的3.6米加拿大法国夏威夷望远镜，成为一个专用的宽视场高度多路复用光纤馈电光谱设施。MSE能够以两种分辨率模式同时观测4000多个科学目标。本文介绍了独特的仪器系统的能力和它的组成部分，从望远镜的主焦点，并在摄谱仪套件结束。仪器系统组件已完成其概念设计，包括Sphinx定位器系统、光纤传输系统、低/中分辨率和高分辨率光谱仪以及校准系统。这些组件将单独采购，项目负责其集成和随后的整体系统性能。本文介绍了从系统的角度来看，特定的设计和接口的组件上施加的限制，额外的接口和集成的考虑。
2018-07-20 astro-ph.IM
Precision near-infrared radial velocity instrumentation II: Non-Circular Core Fiber Scrambler
我们已经建立并委托了一个原型搅拌非圆芯光纤扰频器在近红外H波段的精密光谱径向速度测量。我们已经收集了第一个在天空中的性能和模态噪声测试，这些新的光纤在近红外在H和K波段使用CSHELL光谱仪在美国宇航局的红望远镜设施（IRTF）。我们讨论背后的设计，我们的新的反向注入的红色激光器的共同对准的星光与光纤尖端通过角隅棱镜和可见光摄像机。我们总结了光纤扰频器的建设中所涉及的实际细节，和在望远镜的光纤的机械搅拌。我们提出的径向速度测量的一个明亮的标准星采取和没有光纤扰频器量化的相对改善可获得的闪耀函数的稳定性，线扩展函数的稳定性，以及由此产生的径向速度精度。我们评估了将这种照明稳定技术应用于下一代近红外光谱仪的可行性，如IRTF上的iSHELL和凯克的升级后的NIRSPEC。我们的研究结果也可以应用于较小芯径光纤的可见光，其中光纤模态噪声是一个重要因素，例如在自适应光学系统后面或在小型< 1米级望远镜上，例如MINERVA和LCOGT合作正在追求的。
2013-09-11 astro-ph.IM astro-ph.SR
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
A spectrograph instrument concept for the Prime Focus Spectrograph (PFS) on Subaru Telescope
我们描述了正在为SUBARU望远镜开发的SuMIRe主焦点光谱仪（PFS）的光谱仪光机概念的概念设计。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。每个光谱仪将有三个通道，总共覆盖380 nm至1300 nm的波长范围。第1节总结了仪器的要求。我们在第2节中介绍了光学设计和光学性能和分析。第3节介绍了机械设计，其要求和建议的概念。最后，在第5节中描述了摄谱仪系统的AIT阶段。
2012-10-09 astro-ph.IM
Capabilities of a fibered imager on an extremely large telescope
第一，用于单望远镜仪器的光纤成像仪是一种超高角分辨率光谱成像仪，能够提供超出望远镜衍射极限的校准图像和测量，这是传统AO成像无法达到的。FIRST通过将整个望远镜耦合到单模光纤阵列来实现灵敏度和精度。干涉条纹被光谱分散并成像在EMCCD上。一个18光纤第一设置目前安装在斯巴鲁冠状极端自适应光学仪器在斯巴鲁望远镜。它被用于双星系统的研究。在2020年底，它将升级为延迟线和有源LiNb03光子光束组合芯片，允许在MHz下进行纳米精度的相位调制。斯巴鲁望远镜的天空结果表明，由于ExAO系统稳定了可见光波前，FIRST可以获得长时间曝光，并在比以前可能的更暗的光源上工作。因此，在更大的望远镜上采用类似的方法将为以超高角分辨率进行银河系（恒星物理学、近伴星）和河外观测提供独特的科学机会。我们还讨论了调零和高对比度成像的潜在设计变化。
2020-10-21 astro-ph.IM
Starbug fibre positioning robots: performance and reliability enhancements
Starbugs是一种微型压电行走机器人，可以并行操作，将许多有效载荷定位在望远镜焦平面上，如光纤。它们由两个同心的压电陶瓷管组成，以微米级的步长行走。除了单独的光纤，Starbugs还以每秒几毫米的速度移动了0.75公斤的有效载荷。澳大利亚天文台先前开发了原型设备，并在实验室进行了测试。现在，我们正在优化Starbug的设计，以便在TAIPAN仪器中进行生产和部署，该仪器将能够在几分钟内在英国施密特望远镜上配置300根光纤，覆盖6度视场。TAIPAN仪器将展示为巨型麦哲伦望远镜提出的MANIFEST（多仪器光纤系统）的技术和能力。设计旨在解决：连接器密度和电压限制、机械可靠性和结构可重复性、场板残留物和划痕、计量稳定性以及便于在设计的所有方面改进运动以供以后评估。在这里，我们提出了新的设计特点的AAO大班星虫。
2018-05-28 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
Laboratory characterization of FIRSTv2 photonic chip for the study of substellar companions
FIRST（用于单望远镜仪器的光纤成像仪）是一种后AO仪器，可在低于衍射极限的空间尺度上实现高对比度成像和光谱学。FIRST通过稀疏孔径掩模、单模光纤空间滤波和可见光交叉色散的独特组合实现了灵敏度和准确度。望远镜的光瞳被微透镜阵列分成子光瞳，将光耦合到单模光纤中。光纤的输出以非冗余配置重新排列，允许测量600-900 nm光谱范围内每个基线的复杂可见度。该仪器的第一个版本目前已集成到Subaru Extreme AO工作台（SCExAO）中。本文重点介绍了目前仪器的升级和测试，旨在提高仪器的稳定性和灵敏度，从而提高动态范围。FIRSTv 2的干涉测量方案基于光子芯片光束组合器。我们报告的实验室表征两种不同类型的5输入光束组合器具有增强的吞吐量。每对子光瞳的干涉重组被编码在单个输出上。因此，为了对条纹进行采样，我们通过活塞微机电系统（MEMS）的分段反射镜来实现时间相位调制。通过将可见光的高角分辨率和光谱分辨率结合起来，FIRST在探测和表征密切伴星的光谱特性方面提供了独特的能力，特别是在30米级望远镜上。
2021-02-12 astro-ph.IM
Installation of the Dark Energy Spectroscopic Instrument at the Mayall 4-meter telescope
暗能量光谱仪（DESI）是第四阶段的地面暗能量实验，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。我们描述了在2019年底完成的Mayall 4m望远镜上安装仪器的主要元件。之前的主聚焦校正器、蜘蛛叶片和上环被从Mayall的Serrurier桁架中移除，取而代之的是新建造的DESI环、叶片、笼、六足和光学校正器。使用激光跟踪系统将新的校正器与主镜光学对准。DESI焦平面系统集成到校正器中，其10个500光纤定位器瓣段中的每一个都使用定制安装硬件和激光跟踪仪安装。10台DESI光谱仪和30个低温恒温器安装在大Coude室新组装的洁净室中。从焦平面的定位器中携带5000根光纤的10根电缆通过十角和小时角轴上的电缆缠绕而沿着望远镜向下布线，它们的整体滑动头与10台光谱仪集成在一起。光纤视图摄像机组件安装在Mayall的主镜单元上。仪器控制系统的服务器取代了现有的计算机设备。完全集成的仪器已经投入使用，准备开始运行阶段。
2021-01-28 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
RISTRETTO: Seven Spaxels Single Mode Spectrograph Design
RISTRETTO项目的目标是建造一种仪器，用于探测来自附近系外行星的反射光。这是一个两级仪器：一个极端的AO系统在可见光，其次是一个七分光单模高分辨率摄谱仪。在本文中，我们介绍了这种光谱仪的设计：一个经典的中阶梯光栅光谱仪与单模光纤。标准单模光纤已被选定，并形成一个长的倾斜狭缝，以便在检测器上有正确的顺序间隔。仪器将处于真空状态并进行热控制，以使其稳定。
2022-08-31 astro-ph.IM
Linear motion (R-FLEX) for minature 6.2 mm pitch optical fiber position robots with polar (R-theta) kinematics
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；University of Michigan（密歇根大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
研究为下一代光谱望远镜仪器开发R-FLEX机构，将挠曲基座小旋转转化为光纤尖端大径向运动，经多环节开发测试，其精度等性能超Spec-S5要求，是通用可量产平台，能满足宇宙大尺度结构研究对光谱收集的需求。
2026-07-16 astro-ph.IM
Single-mode waveguides for GRAVITY II. Single-mode fibers and Fiber Control Unit
本文介绍 GRAVITY II 的单模光纤与光纤控制单元，通过 FDDLs 和偏振旋转器实现延迟补偿、偏振对准及模式滤波，并验证其低双折射、低衰减和低条纹对比度损失。
2024-01-19 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
The Keck Planet Imager and Characterizer: Phase I fiber injection unit early performance and commissioning
Keck Planet Imager and Characterizer（KPIC）是Keck II自适应光学系统和仪器套件的升级版，旨在提高巨型系外行星的直接成像和高分辨率光谱表征能力。KPIC第一阶段包括一个光纤注入单元（FIU）下游的一个新的金字塔波前传感器，耦合行星光到单模光纤馈入NIRSPEC，凯克的高分辨率红外光谱仪。这使得直接成像的系外行星的高色散光谱（HDS）能够以更小的间隔和更高的对比度，提高我们对这些物体的光谱表征能力。在这里，我们报告了KPIC第一阶段FIU调试的性能结果，包括对仪器的吞吐量、稳定性和灵敏度的分析。
2020-12-22 astro-ph.EP astro-ph.IM
Demonstrating the integration of a photonic lantern with an all-fiber-based nulling interferometer
Univ. of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；Univ. of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；NASA Ames Research Center（NASA艾姆斯研究中心）；NASA Glenn Research Center（NASA格伦研究中心）；Univ. of Central Florida（中佛罗里达大学）
研究太阳系尺度系外行星和原行星高对比度成像所需仪器，利用光子灯笼的多模到单模转换能力，展示全光纤焦平面零值干涉仪实验室结果，证明其与干涉仪集成的潜力及探测吸积原行星的扩展概念。
2026-07-28 astro-ph.IM physics.optics
Final Design and On-Sky Testing of the iLocater SX Acquisition Camera: Broadband Single-Mode Fiber Coupling
使光能够有效地注入单模光纤（SMF）是在地面望远镜上实现衍射限制天文光谱学的关键要求。自适应光学（AO）的使用使得SMF馈电的摄谱仪具有明显优于可比较的视见受限设计的优势，包括在紧凑和稳定的仪器体积内具有更高的光谱分辨率，以及独立于望远镜的摄谱仪设计。iLocater是一个非常精确的径向速度（EPRV）摄谱仪，正在为大型双目望远镜（LBT）建造。我们为LBT的SX（左）主镜设计并构建了前端光纤注入系统或采集相机。该仪器于2019年安装，并进行了天空调试和性能评估。在本文中，我们提出了仪器的要求，采集相机的设计，以及从第一光测量的结果。宽带单模光纤耦合超过35%（绝对）在近红外（0.97-1.31μm）的目标幅度，光谱类型和观测条件的范围内实现。天空性能的成功演示是iLocater开发和使高效的地面SMF馈电天文仪器成为现实的一个重要里程碑。
2020-10-26 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
PyCosmic: a robust method to detect cosmics in CALIFA and other fiber-fed integral-field spectroscopy datasets
在单次曝光的光纤馈入IFS数据中检测宇宙射线撞击（宇宙）是一项具有挑战性的任务，因为IFS仪器记录的信号很复杂。现有的检测算法通常被发现是不可靠的IFS数据的情况下，最佳的参数设置通常是未知的先验给定的数据集。CALIFA调查生成了数百个IFS数据集，需要一个可靠和强大的宇宙学检测算法作为全自动CALIFA数据简化管道的重要组成部分。我们开发了一种新的算法PyCosmic，它将L.A.Cosmic的边缘检测算法与点扩散函数卷积方案相结合。我们使用PMAS和VIMOS IFS仪器作为代表性案例，生成模拟数据来计算各种特征纤维馈送IFS数据集的不同算法的效率。PyCosmic是唯一一种对CALIFA数据实现可接受检测性能的算法。我们发现PyCosmic是最强大的工具，对于任何测试的IFS数据，检测率>~90%，错误检测率<5%。它比洛杉矶宇宙算法少了一个自由参数。只有对于严重欠采样的IFS数据，L.A.Cosmic的性能才比PyCosmic高出几个百分点。DCR永远不会达到其他两种算法的效率，只有在考虑计算速度时才应该使用。因此，PyCosmic似乎是IFS数据最通用的宇宙学检测算法。它在新的CALIFA数据简化管道以及最新版本的多仪器IFS管道P3 D中实现。
2012-11-01 astro-ph.IM
WST -- Widefield Spectroscopic Telescope: addressing the instrumentation challenges of a new 12m class telescope dedicated to widefield Multi-object and Integral Field Spectroscopy
该论文总结了拟议的12米级宽视场光谱望远镜（WST）的仪器设计挑战，该望远镜旨在同时进行超过2万个目标的多目标光谱和积分场光谱观测，并强调大规模生产、维护及可持续运行的关键问题。
2024-05-29 astro-ph.IM
Consequences of spectrograph illumination for the accuracy of radial-velocimetry
对于具有稳定外部波长源的光纤光谱仪，光纤的扰频特性以及仪器照明的均匀性和稳定性对于径向速度测量的准确性是重要的。已知圆柱形光纤具有良好的方位角扰频。相比之下，径向的一个是不完美的。为了提高光纤的置乱能力和稳定照明，通常在光纤上耦合光双置乱器。尽管如此，我们在SOPHIE和HARPS上的经验已经发现，由于光谱仪的不均匀照明，仍然存在径向速度限制。我们对SOPHIE进行了测试，望远镜渐晕，看到光纤入口处的变化和中心误差。我们模拟了通过仪器的光路，以解释我们的测试获得的径向速度变化。然后，我们确定了照明的稳定性和均匀性对于极高精度的径向速度仪器（ESTERO @VLT，CODEX@E-ELT）具有临界点。方形和八角形截面光纤的测试正在开发中，SOPHIE将用作台架测试，以验证这些新的馈送光学器件。
2010-01-06 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
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
FiberPol-6D: Spectropolarimetric Integral Field mode for the SAAO 1.9 m Telescope using fibers
针对扩展天体观测效率低的问题，提出光纤积分场光谱偏振仪FiberPol-6D，实现6维数据采集，目标偏振精度0.1%，已完成设计并进入组装测试阶段。
2024-06-27 astro-ph.IM physics.ins-det
The Xinglong 2.16-m Telescope: Current Instruments and Scientific Projects
兴隆2.16米反射镜是我国第一台2米级天文望远镜。它由南京天文仪器厂（NAIF）、北京天文台（现中国科学院国家天文台，NAOC）和中国科学院自动化研究所于1989年共同设计和建造。它是Ritchey-Chrétien（R-C）反射器，安装在英国赤道架上，有效孔径为2.16米。在郭守敬望远镜（也称为大天区多目标光纤光谱望远镜，LAMOST）和丽江2.4米望远镜建成之前，它曾是中国最大的光学望远镜达$\sim18$年。目前，卡塞格伦焦点上的主要仪器有三种：北京暗天体光谱仪和照相机（BFOSC），用于直接成像和低分辨率（$R\sim500-2000$）光谱仪; (OMR)用于低分辨率光谱仪（光谱分辨率与BFOSC的光谱分辨率相似）和光纤馈电高分辨率光谱仪（HRS，$R\sim30000-65000$）。该望远镜向中国各地的天文学家以及国际天文观测者广泛开放。每年有40多个正在进行的观测项目，其中包括6-8个重点项目。最近，一些新的技术和仪器（例如，天文频率梳校准系统、偏振计和自适应光学）已经或将要在望远镜上进行测试，以扩大其观测能力。
2016-05-30 astro-ph.IM
The Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE) Spectrographs
本文描述了为阿帕奇点天文台星系演化实验（APOGEE）建造的近红外（1.51- 1.70微米）、光纤馈电、多目标（300根光纤）、高分辨率（R = λ/Δ λ ~ 22，500）摄谱仪的设计和性能。APOGEE是一个对大约10^5颗红巨星的巡天，系统地对银河系的所有种群（球核、盘和晕）进行采样，以研究银河系的化学和运动学历史。它是2011 - 2014年斯隆数字巡天III（SDSS-III）的一部分，使用新墨西哥州阿帕奇角天文台的2.5米斯隆基金会望远镜。APOGEE-2巡天目前正在使用SDSS-IV的光谱仪，以及第二个光谱仪，第一个光谱仪的密切复制品，在智利拉斯坎帕纳斯天文台的2.5米杜邦望远镜上运行。虽然已经为可见光波长光谱学建造了几台光纤馈电的多目标高分辨率光谱仪，但APOGEE光谱仪是第一台为近红外观测建造的仪器之一。该仪器的成功开发得益于几项关键创新，包括允许同时连接300根光纤的“组合连接器”;允许光纤连续穿过低温恒温器壁的密封馈线;第一个低温部署的镶嵌体相位全息光栅;和一个大型折射相机，包括单晶硅和熔融石英元件，直径大到~本文全面介绍了该仪器的各个方面，包括光纤系统、光学和光机械、探测器阵列、机械和低温、仪器控制、校准系统、光学性能和稳定性、经验教训、以及第二台仪器的设计变更。
2019-02-03 astro-ph.IM
Optical design of a multi-object fiber-fed spectrograph system for Southern Spectroscopic Survey Telescope
南方分光巡天望远镜（SSST）是中国计划在未来几年内在智利建造的宽视场分光巡天望远镜。多目标光纤摄谱仪作为一种天文光谱测量仪器，是SSST最重要的科学仪器之一。在本文中，我们提出了一个推荐的光学设计的MOFFS系统的基础上的体积相位全息光栅（VPHG）。详细阐述了整个设计思想和过程，包括确定初始结构的解析方法、VPHG和摄像机组的优化过程。最后得到的光谱仪的数值结果表明，在整个工作波段和视场范围内具有较高的透射比和良好的成像质量。本文提出的设计方法可为分光巡天望远镜的MOFFS设计提供参考。
2021-02-18 astro-ph.IM physics.optics
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
Cerberus: A three-headed instrument for the OARPAF telescope
我们提出了Cerberus的初步设计，一个新的科学仪器的alt-az，80厘米OARPAF望远镜在利古里亚山脉以上的热那亚，意大利。Cerberus将在Nasmyth焦点处提供三个焦点站，允许：使用标准的Johnson-Bristins UBVRI + Ha + Free滤光片进行成像和测光，一个轴上引导相机和一个用于图像稳定的倾斜透镜，最高可达10 Hz;由于配备了1200 l/mm棱镜的LHIRES III摄谱仪，长缝光谱仪为R 5900;使用带有光纤的FLECHAS摄谱仪，在R 9300进行埃歇尔光谱分析。
2020-11-26 astro-ph.IM
Simulations of a High-Contrast Single-Mode Fiber Coronagraphic Multi-Object Spectrograph for Future Space Telescopes
直接成像和表征类地系外行星是一项非常困难的仪器挑战。目前的日冕照相系统尚未在实验室环境中实现所需的$10^{-10}$宽带对比度，但朝着这一目标的有希望的进展仍在继续。一种新的星光抑制方法是在日冕仪后面使用单模光纤。通过使用可变形反射镜在入射星光和光纤模式之间产生失配，单模光纤可以变成星光抑制系统的组成部分。在本文中，我们提出了一个系统的模拟结果与五个单模光纤耦合到成形的光瞳和涡旋日冕仪。我们调查的系统的属性，包括它的光谱带宽，吞吐量，和低阶像差的灵敏度。我们还比较了单模光纤配置与传统成像和多对象模式的性能，发现改善的光谱带宽，原始对比度，背景限制的SNR，并演示了波前控制算法，这是强大的倾斜/倾斜误差。
2019-07-09 astro-ph.IM
Vortex Fiber Nulling for Exoplanet Observations: Implementation and First Light
本文介绍了涡旋光纤零位干涉（VFN）技术在Keck II望远镜KPIC仪器上的首次在轨验证，该技术利用涡旋掩模和单模光纤高效探测小分离系外行星，性能足以在1小时内探测到比5等恒星暗10^3倍的伴星。
2023-09-12 astro-ph.EP astro-ph.IM
Single-aperture spectro-interferometry in the visible at the Subaru telescope with FIRST: First on-sky demonstration on Keho'oea (α Lyrae) and Hokulei (α Aurigae)
FIRST光谱干涉仪在Subaru望远镜实现首次在轨演示，通过瞳孔重映射技术结合孔径掩膜与单模光纤，在可见光波段对点源Keho'oea和双星Hokulei实现了高精度闭合相位测量，为未来极大望远镜干涉仪器奠定基础。
2023-07-19 astro-ph.IM
Design and construction progress of LRS2-B: a new low resolution integral field spectrograph for the Hobby-Eberly Telescope
即将到来的宽视场升级（WFU）迎来了霍比-埃伯利望远镜（HET）仪器的新时代。在这里，我们介绍了蓝色优化的第二代低分辨率光谱仪（LRS 2-B）的设计，施工进度和实验室测试。LRS 2-B是一种双通道光纤馈入仪器，基于可见光积分场可复制单元光谱仪（VIRUS）的设计，VIRUS是进行HET暗能量实验（HETDEX）的新旗舰仪器。LRS 2-B利用微透镜耦合积分场单元（IFU），其覆盖天空上的7“x12”区域，具有单位填充因子，具有约300个空间元素，对中值HET图像质量进行二次采样。光纤馈送组件包括优化的二向色分束器，其允许LRS 2-B分别以R \approx 1900和1200的固定分辨率同时观察370 nm至470 nm和460 nm至700 nm。我们讨论了与标称VIRUS设计的偏离，包括IFU、光纤馈送、摄像机校正光学器件和体相全息光栅。此外，简要讨论了两个通道的波长覆盖范围和光谱分辨率的选择动机。其中一个动机是对HETDEX巡天中z ~ 2.5恒星形成星系的光谱和（或）空间分辨Lyman α发射的后续研究。LRS 2-B计划作为HET WFU的调试仪器，并应在2013年第4季度期间升空。最后，我们提到了LRS 2-B的红色优化姐妹仪器LRS 2-R的现状。
2014-07-25 astro-ph.IM
Characterizing the Instrumental Profile of LAMOST
National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Aerospace Information Technology University（航天信息技术大学）；Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院云南天文台）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP)（波茨坦阿斯特罗物理研究所）
本文提出利用神经网络构建LAMOST仪器轮廓模型，通过训练提高精度，降低径向速度测量的分散度，促进长周期双星搜索。
2026-04-13 astro-ph.IM
