阵列光纤定位方法及检测
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阵列光纤定位方法及检测
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%<sup>9</sup>1%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/#<sub>out1</sub>=7.32、
F/#<sub>out2</sub>=7.23,线性度均为R<sup>2</sup>=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/#<sub>out2</sub>=6.94,线性度为
R<sup>2</sup>=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。