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紫金山天文臺等在下一代亞毫米波望遠鏡天線相位自適應穩定系統研究中取得進展

2023-04-10 來源:中科院網站 字號:

面向下一代高精度亞毫米波望遠鏡天線的建設需求,中國科學院紫金山天文臺天文望遠鏡技術實驗室聯合北京理工大學,在相位自適應穩定系統研究中取得重要進展。近日,相關成果發表在IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement上。

60米級大型亞毫米波望遠鏡研制可能取得突破的方向是亞毫米波自適應技術(MAO)。其中,毫米波/亞毫米波長距離高穩定相位和功率線傳輸是尚未解決的難題,導致MAO系統在環境溫度變化1oC時引起誤差大于300微米,超過面形精度小于20微米的指標要求。

針對這一難題,科研團隊提出了基于超高相位穩定多路光纖傳輸技術的新方案,研制出超高相位穩定多路光纖傳輸鏈路,即在200米傳輸距離、10分鐘內達到11飛秒(fs)的穩定性,如圖1(II)所示。以此為基礎,研究將該鏈路應用于一套基于天線的相位自適應穩定系統(PASS),在外場自然溫度變化條件下實現了優于20微米的實時測量精度(圖2),突破了毫米波/亞毫米波長距離高穩定相位和功率線傳輸的瓶頸。相比于國際同類研究,本系統實時測量精度提升了1到2個數量級。

研究工作得到中科院基礎前沿科學研究計劃從0到1原始創新項目、中科院青年創新促進會人才項目、國家自然科學基金等的支持。

紫金山天文臺等在下一代亞毫米波望遠鏡天線相位自適應穩定系統研究中取得進展

(I) (II)

圖1.(I)MAO系統原理圖;(II)超高相位穩定多路光纖傳輸鏈路。

紫金山天文臺等在下一代亞毫米波望遠鏡天線相位自適應穩定系統研究中取得進展

(I) (II)

圖2.(I)外場PASS系統圖;(II)外場溫變條件下PASS系統6單元皆實現了優于20微米實時測量精度。

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