阵列光纤定位方法及检测

论文摘要

积分视场光谱分析已经成为现代天文物理观测的一项重要技术,通过对采样到的天文光谱进行分析,可以得到关于天体各种特性的丰富信息。积分视场单元（IFU）作为天体三维观测技术的重要器件,能够得到二维焦平面上的三维光谱信息,并且可以同时进行图像采集和光谱采集。目前比较常见的IFU结构为微透镜阵列加阵列光纤的组合,阵列光纤作为IFU上的光传输媒介,直接关系到其性能表现的好坏。因此对阵列光纤进行加工处理以及性能测评是IFU制作工艺中不可或缺的几个重要环节。本文围绕如何在不影响阵列光纤性能的情况下,将其精准定位。并对定位完毕的光纤进行定位精准度和光纤性能的检测。本文以阶跃型多模光纤传输光波导理论为前提,通过对IFU模型进行分析,并结合焦比退化理论,阐述了与光纤出射光斑相关的几个参数。从而为阵列光纤定位加工提出了要求和目标,并提供了理论依据。针对阵列光纤需要在IFU微透镜端和赝狭缝端两端进行加工,分别讨论了其加工方式。在微透镜端选取了微孔板排列法。在赝狭缝端选取了石英V槽定位方法,提出了光纤错位双排狭缝的排列方式,并对定位好的光纤进行了整体抛磨。然后对准并粘合了石英微孔基板和微透镜阵列。成功完成了对阵列光纤的精准定位。对光纤效率、光纤整体焦比进行了检测。在未装上微透镜阵列之前,光纤整体效率在86%91%之间,其有效值（用均方根RMS计算得出）为88.7%,达到了望远镜正常工作的指标;在安装上微透镜阵列之后,其出射效率有效值下降了2.7%,但考虑到微透镜反向打光会增大光纤出射角度降低效率,其性能也足以达到正常工作的标准;用光斑标线法测得两个赝狭缝端的出射焦比F/#out1=7.32、F/#out2=7.23,线性度均为R2=0.999;用光斑图像整体处理法测得2号赝狭缝端出射焦比F/#out2=6.94,线性度为R2=0.997。两种方法测量结果均显示IFU出射焦比退化能够达到正常工作需求。对光纤排列精度进行了检测,用CCD拍出光纤整体图像再利用图像处理的方法计算出每个光纤的坐标,并用均方根（RMS）代表光斑偏移量的有效值。实验测得的RMS值均不大于5μm,达到了FASOT望远镜的正常工作指标范围。故根据结果可以定论IFU阵列光纤排列精度达到了IFU正常使用需求。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 蒋航

导师: 孙伟民

关键词: 积分视场单元,光纤阵列定位,光纤出射效率,焦比退化,光纤排列精度

来源: 哈尔滨工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 天文学,电信技术

单位: 哈尔滨工程大学

分类号: P111;TN929.11

总页数: 92

文件大小: 6096K

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