云南天文台在光纤阵列太阳光学望远镜方面取得进展

　　通过处理和分析光纤阵列太阳光学望远镜（FASOT）原理样机在2013年加蓬日全食期间取得的观测资料，中国科学院云南天文台FASOT团组在弱偏振信号测量方面取得了科学和技术两项关键性进展，为正在研制的第一、第二代FASOT及未来大型日冕仪COMPASS奠定基础。

　　常规能否成功获取太阳大气中磁场矢量三维结构精确信息很大程度上取决于仪器对弱磁场产生的弱偏振信号的感知（灵敏度）及精确测量（准确度）能力。因此弱偏振信号的灵敏且精准探测成为FASOT的关键技术。

　　1990年，法国天文学家Donati等人首创了偏振光学开关技术来降低偏振测量噪声（Astronomy and Astrophysics，1990，232，L1)。该技术通过交换由偏振分析器出射的双光束偏振态来最大程度降低偏振测量噪声对偏振测量灵敏度和精确度的影响。2017年，中国科学院云南天文台研究员屈中权等提出简化偏振光学开关（RPOS）技术方法（Solar Physics，2017，292：37）。该技术无需常规偏振观测时在每个偏振调制态都进行双光束偏振态互换，只需进行一组可将望远镜各光路及此时视宁度等消光信息精确传递下去的偏振光学开关模式的测量，将该测量结果与常规偏振观测数据进行交叉对比就可提高偏振测量的灵敏度和准确度。这确定了新的观测模式并简化了偏振分析器结构。2022年12月1日，云南天文台FASOT团组发表了题为“Complexity of the Upper Solar Atmosphere Revealed from Spectropolarimetry during a Solar Eclipse”的论文（the Astrophysical Journal，2022，940：150），科研人员对5种实现RPOS的方法产生的结果进行了精确度的检验。该技术不仅克服了传统偏振光学开关的三大缺点——时间分辨率低，存储空间大，结构复杂，还提高了测量的灵敏度和工作效率。

　　通过2013年加蓬日全食观测，FASOT原理样机在国际上首次同时获得同一视场内516-532nm波段中日冕、过渡区和色球发射谱线的辐射强度I和归一化的线偏振光谱Q/I观测资料（图1）。应用以上技术，科研团队分析了这些形成于不同高度的谱线I和Q/I空间和色散方向的分布特征，发现不同谱线线偏振面旋转速率不一致，在不同空间点会产生超过一个量级的偏振大小变化，日冕禁线与其他谱线的偏振存在很大差别，Q/I轮廓呈现多样性。根据这些现象，研究得出高光谱分辨率和对两条或者以上的谱线同时进行全斯托克斯光谱测量成为日冕磁场矢量测量仪器如COMPASS必备的功能。

　　研究工作得到国家基金委国家重大科研仪器研制项目、国家基金委和中国科学院天文联合基金重点项目的支持。

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图1.谱线强度和归一化线偏振强度随高度的变化