【資料圖】

通過(guò)對(duì)光纖陣列太陽(yáng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡（FASOT）原理樣機(jī)在2013年加蓬日全食期間取得的觀測(cè)資料處理和分析，中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)FASOT團(tuán)組在弱偏振信號(hào)測(cè)量方面取得了科學(xué)和技術(shù)兩項(xiàng)關(guān)鍵性進(jìn)展，為正在研制的第一和第二代FASOT以及未來(lái)的大型日冕儀COMPASS打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

常規(guī)獲取太陽(yáng)大氣中磁場(chǎng)矢量三維結(jié)構(gòu)精確信息的成功與否很大程度上取決于儀器對(duì)弱磁場(chǎng)產(chǎn)生的弱偏振信號(hào)的感知（靈敏度）和精確測(cè)量（準(zhǔn)確度）能力。因此弱偏振信號(hào)的靈敏且精準(zhǔn)探測(cè)成為FASOT的關(guān)鍵技術(shù)。

法國(guó)天文學(xué)家Donati等人于1990年(Astronomy and Astrophysics，1990，232，L1)首創(chuàng)了偏振光學(xué)開(kāi)關(guān)技術(shù)來(lái)降低偏振測(cè)量噪聲。這項(xiàng)技術(shù)通過(guò)交換由偏振分析器出射的雙光束偏振態(tài)來(lái)最大程度降低影響偏振測(cè)量靈敏度和精確度的因素。屈中權(quán)等人在2017年（Solar Physics, 2017,292:37）提出了簡(jiǎn)化偏振光學(xué)開(kāi)關(guān)（RPOS）技術(shù)方法。它不再需要在常規(guī)偏振觀測(cè)時(shí)在每個(gè)偏振調(diào)制態(tài)都進(jìn)行雙光束偏振態(tài)互換，只需進(jìn)行一組可以將望遠(yuǎn)鏡各光路以及此時(shí)視寧度等消光信息精確傳遞下去的偏振光學(xué)開(kāi)關(guān)模式的測(cè)量，將其與常規(guī)偏振觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉對(duì)比就可提高偏振測(cè)量的靈敏度和準(zhǔn)確度。這也確定了新的觀測(cè)模式以及簡(jiǎn)化了偏振分析器結(jié)構(gòu)。在12月1日發(fā)表的題目為“由日食偏振光譜測(cè)量揭示的太陽(yáng)高層大氣的復(fù)雜性”論文（the Astrophysical Journal, 2022, 940:150）中，研究人員對(duì)5種實(shí)現(xiàn)RPOS的方法產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行了精確度的檢驗(yàn)。這一技術(shù)不僅克服了傳統(tǒng)偏振光學(xué)開(kāi)關(guān)的三大缺點(diǎn)（時(shí)間分辨率低，存儲(chǔ)空間大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜），還提高了測(cè)量的靈敏度和工作效率。

通過(guò)2013年加蓬日全食觀測(cè)，F(xiàn)ASOT原理樣機(jī)在國(guó)際上首次同時(shí)獲得同一視場(chǎng)內(nèi)516-532nm波段中日冕、過(guò)渡區(qū)和色球發(fā)射譜線的輻射強(qiáng)度I和歸一化的線偏振光譜Q/I觀測(cè)資料（見(jiàn)附圖）。應(yīng)用以上技術(shù)，分析了這些形成于不同高度的譜線I和Q/I空間和色散方向的分布特征，發(fā)現(xiàn)不同譜線線偏振面旋轉(zhuǎn)速率不一致，在不同空間點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生超過(guò)一個(gè)量級(jí)的偏振大小變化，日冕禁線與其他譜線的偏振存在很大的差別，Q/I輪廓呈現(xiàn)多樣性。在對(duì)這些現(xiàn)象做出相應(yīng)的解釋之后得出結(jié)論：高光譜分辨率和對(duì)兩條或者以上的譜線同時(shí)進(jìn)行全斯托克斯光譜測(cè)量成為日冕磁場(chǎng)矢量測(cè)量?jī)x器如COMPASS必備的功能。

該工作得到國(guó)家基金委國(guó)家重大科研儀器研制項(xiàng)目11527804與國(guó)家基金委和中國(guó)科學(xué)院天文聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目U1931206支持。

論文鏈接

圖1.譜線強(qiáng)度和歸一化線偏振強(qiáng)度隨高度的變化

標(biāo)簽： 光纖陣列太陽(yáng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡 FASOT