半導体レ-ザ-を用いた赤外天文観測のための高分解能分光システムの開発

开发利用半导体激光器进行红外天文观测的高分辨率光谱系统

• 批准号: 03249207
• 负责人: 金森 英人
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-03249207/
• 关键词: 高分解能分光法; 光ヘテロダイン検出; 赤外線天文観測

天体観測においては遥か遠方の天体から届く極くわずかな光の中から、電磁波としての全ての情報を余すことなく引き出すことが要求される。今までの赤外線以上の光領域では電磁波を最終的には光量子として検出してきた。一方、ヘテロダイン検出法は電磁波の波としての性質を利用した検出法であり、マイクロ波領域の電波天文学で広く用いられている。この手法を近赤外領域の微弱なインコヒ-レント光に対して適用し、天体観測用の高分解能分光検出法の可能性を試みた。光領域のヘテロダイン分光法に必要な高出力で安定な周波数可変の局部発振器としては、単一モ-ド発振する1.3μm分布帰還型(DFB)半導体レ-ザ-を用いた。また、この領域のミキサ-としては高速のGeアバランシェフォトダイオ-ドを用いた。インコヒ-レント光に対するヘテロダイン分光検出を確認するために、被測定光としては近赤外の広帯域LEDを連続背景光源としたAr原子の吸収線を用いた。観測光と半導体レ-ザ-光をハ-フミラ-で重ねレンズで集光して光ミキサ-に導入し、両者のビ-ト成分を電気信号として取り出した。広い範囲のスペクトルを得るために、局部発振器を周波数掃引しながら中間周波(IF)出力の特定帯域成分を取りだし、その二乗検波信号を記録することでスペクトルを得た。スペクトルの分解能は電気的に設定する帯域幅で決まるため、観測対象の吸収線の固有の幅に最適な分解能を設定することができることを示した。また、周波数の絶対確度が30MHzと高い(Doppler Shift=40m/sに対応)ので、新しい天体観測の可能性を提示した。

Celestial bodies are detected in the middle of the sky, and distant celestial bodies are detected in the middle of the sky, and electromagnetic waves are detected in the sky. In the field of light above the infrared ray, electromagnetic waves are finally emitted. A method for detecting the properties of electromagnetic waves is proposed. This method is suitable for the detection of weak light in the near infrared field, and the possibility of high resolution energy spectroscopic detection for celestial body detection is tested. High output, stable, variable frequency local oscillator, single frequency local oscillator, 1.3μm distributed diode type (DFB) semiconductor for optical spectroscopy In this case, the domain is divided into two parts: one part is high speed and the other part is low speed. The light source of the infrared spectrum is detected by the infrared spectrum. The light of the semiconductor is collected, and the light of the semiconductor is extracted. The frequency band of the intermediate frequency (IF) output is selected from the frequency band of the local oscillator, and the frequency band of the intermediate frequency (IF) output is selected from the frequency band of the local oscillator. The resolution energy of the sample is determined by the band amplitude, and the optimal resolution energy of the absorption line of the sample is determined by the band amplitude. The accuracy of the frequency range is 30MHz (Doppler Shift=40m/s) and the possibility of detecting new objects is suggested.

项目成果

H.Kanamori,K.Sakurai: "Optical Heterodyne Spectrometer using diode laser" Applied Optics.

H.Kanamori、K.Sakurai：“使用二极管激光器的光学外差光谱仪”应用光学。