恒星干涉仪中的高速倾斜镜应用研究

在恒星干涉仪中,高速倾斜镜(Fast-steering mirror,FSM)因分辨率高、响应频率快等特点被广泛应用于校正大气湍流、仪器内部振动等引起的波前倾斜.一方面,针对倾斜镜本身在加工、装调中引入的镜面与触动器偏转轴不共面等误差进行系统分析,通过数值方法研究了上述因素在倾斜镜工作时产生的附加光程差(Optical Path Difference,OPD),并讨论了该光程差对恒星干涉仪条纹跟踪精度的影响;另一方面,两臂光束之间的平行度误差是造成干涉条纹可见度损失的主要因素之一,通过分析大气扰动引起的波前倾斜对条纹可见度的影响,提出了一种基于单一阵列探测器、简单高效的星光平行度实时校正方案,并结合室内实验论证了该方案的可行性.实验结果表明:经高速倾斜镜校正后的星光方向平行度初步满足了恒星干涉仪系统对波前倾斜的需求.     

定天镜伺服驱动系统的软件设计

恒星光干涉仪定天镜的转动是五相步进电机来驱动的，它需要的控制信号由软件实现。软件设计是系统中最困难的部分，尽可能地用软件实现硬件功能，不仅可以降低成本，更重要的是，便于更新及升级。在观测过程中全自动化的前提下，着重提出了我国恒星光干涉仪实验系统中定天镜子系统的软件设计方案。     

定天镜的伺服驱动原理

主要介绍恒星光干涉仪实验系统的定天镜伺服驱动原理．采用电细分和逐级升、降速的方法来减小定天镜在转动时的振动，提高定位、跟踪精度．由于应用了４００的电细分和１０００倍的传速比，步进电机的步距角达到０．００６４８°．     

恒星干涉测量中光的偏振效应

恒星光学干涉仪中两光路的偏振特性是影响其干涉条纹对比度的主要因素之一．偏振效应包括由于反射产生的位相延迟和光的振动方向的旋转，并可能严重降低干涉条纹对比度．本文分析了偏抓效应的产生原因和对干涉仪的影响，给出了三种典型的干涉仪光路布置，这些布置具有最小的条纹对比度损失．     

恒星光学干涉仪应用于测量恒星位置及ERP的分析(Ⅱ)——几何原理

从基本原理出发,通过具体公式的推导,对恒星光学干涉仪应用于测量恒星位置和地球自转参数(ERP)进行了分析。结果表明:恒星位置可以不受基线矢量参数的影响而独立求解;但对于求解ERP,无论采取任何方法,解决基线稳定性问题是发挥干涉仪潜力的前提。     

恒星干涉测量中光的偏振效应

恒星光学干涉仪中两光路的偏振特性是影响其干涉条纹对比度的主要因素之一。偏振效应包括由于反射产生的位相延迟和光的振动方向的旋转，并可能严重降低干涉条纹对比度，本文分析了偏振效应的产生原因和对干涉仪的影响，给出了三种典型的干涉仪光路布置，这些布置具有最小的条纹对比度损失。     

发现奇怪的旋涡恒星

美国天文学家用凯克1望远镜上一个高新的成象系统在一颗称为ＷＲ104的恒星周围发现了一绝无仅有的旋涡尘云。由于这颗恒星离地球太远了,大约4800光年,用常规技术是无法成象的,加州大学的天文学家把这架望远镜当作一个干涉仪使用。通过遮幅凯克95%的光接收面积,他们描绘了?..     

恒星半径的测量

恒星半径自身是一个基本物理量，而且与许多其他基本物理量有关。本文综述了恒性半径测量的几种重要方法：测量恒星角径而得出其半径的月掩星，光斑干涉，干涉仪方法；直接测出恒星半径的食用双星法；通过物理关系测出其他物理量来求出恒星半径的表面这度法，绝对法和热流量法，以及专用脉动变星的Ｂａａｄｅ－Ｗｅｓｓｅｌｉｎｋ方法等。并对恒星半径的测量精度及其产生误差的原因进行了讨论。     

天文学研究发展趋势分析--恒星与恒星系统

对在1981-2000年世界上所发表的和中国学者所发表的有关恒星与恒星系统的论文作统计发现：此期间世界上这一领域的发展较平稳，而我国的发展快速．这反映了改革开放后，我国基础学科研究大有进展．从各分支所占的比重和发展来看，我国在恒星与恒星系统的研究与世界同期有几乎相同的分布，因此总体上我国在这一领域的发展基本正常．当然有些分支发展较快，如有关超新星及其遗迹、星际介质和恒星形成区、化学丰度的研究等，这和一些较强的研究团组形成有关；在双星研究方面，我国则与世界发展一致，双星研究始终是恒星研究领域的重点；而在世界范围内较突出的关于银河系的研究，在我国却相对较弱．恒星和恒星系统这一研究领域20年的论文数统计显示，我国学者所发表的论文只占世界总论文数的1．3％，虽然在最后5年有大幅上升，但也只占2．0％，这与我国IAU会员数所占比例相比是偏少的．就世界整体而言，恒星领域的研究进展与整个天文学领域相比是较慢的，显然这与一批能做深空探测和高能波段观测的设备投入有关．因此，除了对恒星及恒星系统领域作统计分析外，对整个天文学领域各大分支作分析可能对制定今后我国天文学发展计划更有利。     

恒星尘埃的实验室研究--实验天体物理学

原始球粒陨石含有来自恒星的微小固体颗粒(微米级),这些尘埃的同位素组成与太阳系物质截然不同,它们是目前唯一能直接获得的恒星固体样品．已发现的恒星尘埃有金刚石、石墨、碳化硅、刚玉、尖晶石、氮化物、和硅酸盐等,它们的母体恒星包括红巨星,AGB恒星、新星和超新星．对恒星尘埃的研究,使得更深入地了解星系的化学演化历史、恒星内部的核反应和湍流机制、恒星大气中尘埃的形成、星际介质物理现象等．恒星尘埃把天体物理领域延伸到了微观世界,它有机地结合了地球化学实验技术和天体物理理论,开辟了一门崭新的天文学分支实验天体物理学．     

A wavefront tilt correction servo for the Sydney University Stellar Interferometer

The tilt correction servo for the Sydney University Stellar Interferometer (SUSI) consists of a 'pyramid' detector and piezo-electrically controlled tilt mirrors. The system measures image position and re-centers it with a sample frequency of 1000 Hz thereby holding the two beams of the interferometer parallel with a standard deviation of 0.164 ± 0.025 arcseconds. With an aperture size of 0.06 metres this implies less than a 2% loss in the visibility measurements made by SUSI. The servo has been used to magnitude 6.5 stars and is predicted to have a limiting magnitude of 7.5 and possibly as high as 8.5. The system not only corrects for the tilt introduced by the atmosphere but will supply a good estimate of seeing conditions using the same optical path through the atmosphere as the visibility measurements of the interferometer.     

定天镜伺服驱动系统的软件设计

恒星光干涉议定天镜的转动是用五相步进电机来驱动的，它需要的控制信号由软件实现。软件设计是控制系统中最困难的部分，尽可能地用软件实现硬件功能，不仅可以降低成本，更重要的是，便于更新及升级。在观测过程全自动化的前提下，着重提出了我国恒星光干涉议实验系统中定天镜子系统的软件设计方案。     

OPTIMA: A Photon Counting High-Speed Photometer

OPTIMA is a small, versatile high-speed photometer which is primarily intended for time resolved observations of young high energy pulsars at optical wavelengths. The detector system consists of eight fiber fed photon counters based on avalanche photodiodes, a GPS timing receiver, an integrating CCD camera to ensure the correct pointing of the telescope and a computerized control unit. Since January 1999 OPTIMA proves its scientific potential by measuring a very detailed light-curve of the Crab Pulsar as well as by observing cataclysmic variable stars on very short timescales. In this article we describe the design of the detector system focussing on the photon counting units and the software control which correlates the detected photons with the GPS timing signal.     

OPTIMA: A Photon Counting High-Speed Photometer

OPTIMA is a small, versatile high-speed photometer which is primarily intended for time resolved observations of young high energy pulsars at optical wavelengths. The detector system consists of eight fiber fed photon counters based on avalanche photodiodes, a GPS timing receiver, an integrating CCD camera to ensure the correct pointing of the telescope and a computerized control unit. Since January 1999 OPTIMA proves its scientific potential by measuring a very detailed light-curve of the Crab Pulsar as well as by observing cataclysmic variable stars on very short timescales. In this article we describe the design of the detector system focussing on the photon counting units and the software control which correlates the detected photons with the GPS timing signal. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

月球激光测距的现状及可能的改进方法

月球激光测距 (LLR)代表了单光子探测技术的高峰 ,是国际激光测距界奋斗的目标。本文回顾了月球激光测距的现状以及它所特有的技术难度 ,同时介绍了我们为增加月球激光测距回波光子数所提出的一些可能的改进方法。特别介绍了在月球激光测距中利用月面反射器近旁的月面扩展源探测与计算大气倾斜量 ,进而对测月的激光束实施大气倾斜量实时改正这样一个全新的概念。最后介绍了云南天文台的激光测距系统以及它的近期工作目标。     

月球激光测距的新技术方法研究

月球激光测距是国内外所瞩目的宏伟目标 ,代表着单光子探测技术的高峰。本论文的目的是探索提高激光测月回波光子数的新方法 ,进而增加激光测月成功的几率。其思路是源于一个新的想法 :在激光测月过程中引入大气波前倾斜量实时补偿的技术。首先介绍激光测月的现状和其难度所在 :回波光子数太少 ,基本上属于亚光子探测范畴。在现有技术条件下 ,本文对影响激光测月回波光子数的因素逐一进行分析讨论 ,提出应该把激光束截面能量分布和大气湍流效应包括进去。为此分析讨论了大气湍流和大气中光场的基本统计性质、激光束在大气中传输时所受大气湍流的影响以及大气湍流对激光测距的影响 ,得出大气湍流特别对激光测月有着明显影响的结论。在此基础上对传统的激光测距方程进行了修正 ,使其应用到激光测月时更符合真实的情况 ,从而指导补偿的进行。涉及到在激光测月中对受大气湍流而畸变的激光束进行补偿 ,本文抓住重点 ,通过分析看出对大气倾斜量的实时补偿是提高激光测月回波光子数的重要因素。结合激光测月以及云南天文台现有测距系统的实际情况 ,本文独创性地提出利用激光测月目标近旁一定大小区域的扩展面源探测与计算大气倾斜量 ,然后对激光测月中的激光束进行大气倾斜量实时补偿的新技术方法。在分析比较     

The Investigation of Optical Variability on Time Scales of 10-7-102S: Hardware, Software, Results

We present a hardware/software complex for photometric observations with high time resolution. The hardware consists of a detector, a recording system which is a "time - coded" converter, a PC/AT 486 computer and a tape recorder. As a detector we can use any device that provides its output in such a way that for every detected quantum there is a correspondent standard impulse with additional information on the quantum - space coordinates, frequency, polarization, etc. A special "time - coded" converter "Quantochron" registers the quanta arrival times with an accuracy of ± 20 nanoseconds stores in the computer the 16-bit codes as well as the 16-bit codes of additional information. At present, the photometer complex allows to register without distortion the flux events up to 380 kHz. We describe the special methods and software capable of searching and analyzing any type of photon flux intensity variations. The results of the high time resolution investigations of a number of relativistic and fast variable objects, such as black hole candidates, LMXB, pulsars and flare stars, are presented.     

A new silicon avalanche photodiode photon counting detector module for astronomy

A new Silicon avalanche photodiode photon counting detector module with a peak detection efficiency of 45% and a maximum counting rate of more than 3,000,000cts/sec is described and its performance assessed over a range of operating conditions. The module should prove ideal for a wide variety of astronomical instrumentation as it covers the spectral range 350–1050nm and is compact, rugged and relatively cheap.     

2.16m望远镜红外自适应光学系统的误差和性能分析

在自适应光学系统中，波前探测器的噪声、未完全补偿湍流所引起的误差以及变形镜的拟合误差是主要的误差源．本文针对已经建立的2．16m望远镜红外自适应光学系统，从伺服控制系统的角度分析了该系统的闭环噪声、大气湍流引起的误差以及该系统的闭环总体误差．该系统的闭环总体误差是光强及系统闭环带宽的函数．本文还分析了该系统的有效性以及对大气湍流不同改善程度情况下光强与闭环带宽的关系．并在此基础上给出了该系统的最佳带宽选取及系统的极限工作星等．     

The multifunction photoelectric photometer of Torino Observatory

The paper describes the design and the realization of a multiple-function photoelectric photometer made by Trieste Observatory for Torino Observatory. The system design shows a two-beam, sequential multiband photon counting and analog photoelectric photometer configuration based on a PDP8/E computer for the control and data acquisition and elaboration. The actual realization of the system and the use of it in the one-beam configuration operating now at torino Observatory shows the advantages of such a solution and the easiness in modifying and determining the system functions by software programs rather than by hardware specials. Work supported by Consiglio Nazionale delle Ricerche, Gruppo Nazionale di Astronomia, Settore Tecnologie Astronomiche. The realization of the machine was fully supported by Torino Observatory. Trieste Observatory-Instruments and Data Processing Group (5/76).