Irkutsk, Russian Federation
Irkutsk, Russian Federation
Irkutsk, Russian Federation
Irkutsk, Russian Federation
Irkutsk, Russian Federation
Nowadays, Coronado, Lunt, Solar Spectrum, Daystar and Solarscope companies advance available narrowband solar filters. Being installed in small telescopes they allow amateurs not only to admire grand phenomena in the solar atmosphere but also to be involved in scientific observations. The efforts of the companies aimed at achieving extreme values of Fabry–Perot (FP) filter basic parameters such as full width at half-maximum, angular field of view, filter clear aperture and uniformity of passband over the aperture, to make them suitable for scientific observations. Parameters of commercial filters, their compliance with the requirements depend on filter design and technology developed by companies. This study considers narrow-band FP filters designs proposed by five leading companies, and some technological problems of their production, which are important for their operation. To use commercial filters in professional research, it is necessary to be sure that the filter parameters declared by companies correspond to real ones. The methods and devices proposed by authors allow high-precision measuring integral and local characteristics of FP filter and its spectral uniformity across the aperture. Also, we can estimate the quality of optical stack and filter suitability for professional solar observations.
Fabry-Perot filter, solar telescope, spectral measurements
ВВЕДЕНИЕ
Узкополосные интерференционные фильтры (ИФ) Фабри-Перо (ФП), получаемые методами вакуумного многослойного напыления, эталоны ФП с твердым или воздушным промежутком, эталоны с регулируемой полосой - интерферометры ФП - находят все большее применение для наблюдений физических процессов на разных уровнях атмосферы Солнца, излучение которых выделяется этими фильтрами. Эти относительно малогабаритные приборы могут давать сведения не только о спектральных характеристиках объектов исследования, но и об их пространственном распределении на объекте, т. е. позволяют получать так называемое спектральное изображение. Последнее представляет собой двумерную или даже трехмерную карту, если использовать интерферометры со сканируемой полосой пропускания для исследования объектов, излучение которых зависит от длины волны с высотой. Таким образом, одно из важных направлений разработок солнечных приборов - сканируемые интерферометры ФП. Известны фильтровые системы для трехмерной спектроскопии, для спектрополяриметрии с измерением всех стокс-параметров анализируемого излучения, для построения карт продольного и полного вектора магнитного поля CRISP [Scharmer, Henriques, 2012], IBIS [Judge et al., 2010], IMaX [Martinez Pillet et al., 2011] на существующих телескопах. Интенсивно ведутся разработки двухкаскадных и трехкаскадных сверхузкополосных интерферометров с полосой пропускания от 0.01 до 0.002 нм для новых телескопов ATST [Allen Gary et al., 2003], EST [Puschmann et al., 2012], NLST [Ravindra, Banyal, 2011].
Но эти фильтры, с очень узкой и контрастной (с малым паразитным фоном) полосой, со строго контролируемыми во время наблюдений параметрами, являются предметом уникальных, очень длительных разработок отдельных научных учреждений для астрономических обсерваторий и космических проектов. Они не могут быть тиражированы и поэтому не могут стать массово доступными. К тому же они слишком дороги для использования в рутинных наблюдениях, а тем более для астрономов-любителей. Усилиями разработчиков пяти компаний: Coronado, Lunt, Solar Spectrum, Daystar и Solarscope - были созданы более доступные узкополосные солнечные фильтры. С этими фильтрами, установленными на небольших телескопах, можно получать ежедневные изображения всего Солнца или отдельных участков, наблюдать глобальные и локальные процессы, протекающие в его атмосфере: солнечная активность, вспышки, выбросы вещества и др.
Мы рассмотрим характеристики узкополосных фильтров, конструкции фильтров разных производителей, методы и устройства, применяемые для контроля параметров фильтров, и результаты их измерений.
1. Bazin C., Koutchmy S. Photometric properties of solar H-alpha Fabry-Perot etalons: Application to the analysis of the chromospheric fringe. Observations & Travaux. 2009, vol. 74, pp. 2-13 (in French).
2. Gary G.A., Balasubramaniam K.S., Sigwarth M. Multiple etalon systems for the Advanced Technology Solar Telescope. Proc. SPIE. Innovative Telescopes and Instrumentation for Solar Astrophysics. 2003, vol. 4853, pp. 252-272. DOI:https://doi.org/10.1117/12.460272.
3. DayStar Filters. Available at: http://www.company7. com/daystar/products_old.html#top (accessed 30 March 2014).
4. H-Alpha Network Monitor. Available at: http://halpha.nso. edu/ (accessed 25 June 2014).
5. Harvey J.W., Bolding J., Clark R., et al. Full-disk Solar H-alpha Images from GONG. SPD Meeting. 2011, no. 42, 17.45. (Bull. Amer. Astron. Soc. vol. 43).
6. HI-C Sounding Rocket Mission. Available at: http://www. nasa.gov/centers/wallops/news/HI-C.html#.VNXgvCx2dSk (accessed 15 October 2014).
7. ICSTARS and DayStar filters. Available at: http://www.icstars.com/apage1/2011/UCBoulderSolar/pages/20111107005445-d7d85b06.htm (accessed 15 December 2014).
8. Judge P.G., Tritschler A., Uitenbroek H., et al. Fabry-Perot versus slit spectropolarimetry of pores and active network: Analysis of IBIS and Hinode data. Astrophys. J. 2010, vol. 710, pp. 1486-1497. DOI:https://doi.org/10.1088/0004-637X/710/2/1486.
9. Lunt A.G., Serrano M.B., Sidorin Ya., Lunt D. Etalon assembly tuned by applying counterbalanced compression forces: Patent US 7054518 B2, 30.05.2006.
10. Lunt D. High performance telescopic etalon filters: Patent US6181726 B1, 30.01.2001.
11. Lunt Solar Systems. Available at: http://luntsolarsystems. com/shop; https://www.astronomics. com/lunt-solar-systems-telescopes_c23.aspx (accessed 16 January 2015).
12. Martínez Pillet V., Del Toro Iniesta J.C., Álvarez-Herrero A., et al. The Imaging Magnetograph eXperiment (IMaX) for the Sunrise balloon-borne solar observatory. Sol. Phys. 2011, vol. 268, iss.1, pp. 57-102. DOI:https://doi.org/10.1007/s11207-010-9644-y.
13. Meade Instruments. Available at: http://www.meade.com/ prod-uct_pages/coronado/accessories.php (accessed 4 February 2015).
14. Puschmann K.G., Balthasar H., Bauer S.M., et al. The GREGOR Fabry-Perot interferometer - a new instrument for high-resolution spectropolarimetric solar observations. ASP Conf. Series. 2012. vol. 463. pp. 423-428.
15. Ravindra B., Banual R.K. A dual Fabry-Perot based narrow band imager for the National Large Solar Telescope. ASI Conf. Series. 2011, vol. 2, pp. 47-53.
16. Resonant Spaces - H-Alpha Etalons. Available at: http://www.cloudynights.com/page/articles/cat/articles/accessories1405754339/resonant-spaces-h-alpha-etalons-r1729 (accessed 16 March 2014).
17. Resonant Spaces - Part 2: An Introduction to Solid Spaced Etalons and Solar Telescope Technology. Available at: http://www.cloudynights.com/page/articles/cat/resonant-spaces-part-2-an-introduction-to-solid-spaced-etalons-and-solar-tele-scope-technology-r1943 (accessed 17 September 2014).
18. Scharmer G.B., Henriques V.M. SST/CRISP observations of convective flows in a sunspot penumbra. Astron. Astrophys. 2012, vol. 540, A19. DOI:https://doi.org/10.1051/0004-6361/201118026.
19. Sidorin Ya. Method of manufacture of integrated optical devices: Patent US 20050227175 A1, 13.10.2005.
20. Sidorin Ya., Lunt D.L. Etalon cavity with filler layer for thermal tuning: Patent US 7142573 B2, 28.11.2006.
21. Sidorin Ya., Lunt D.L., Chou B.R. Etalon-based filters for solar and atmospheric research. Optical Engineering. 2005, vol. 44. 076001. DOI:https://doi.org/10.1117/1.1947784.
22. Smartt R.N. Solar corona photoelectric photometer using mica etalons. Proc. SPIE. 1982, vol. 331, pp. 442-447. DOI:https://doi.org/10.1117/12.933486.
23. Solarscope LTD. Filters Systems Overview. Available at: http://www.company7.com/solarscope/index.html (accessed 25 June 2014).
24. URL: http://thesolarexplorer.net (accessed 30 March 2015).
25. URL: https://www.astronomics.com/coronado-hydrogen-alpha-solar-filters_c161.aspx (accessed 2 March 2015).
26. URL: http://www.youtube.com/watch?v=Hx5abAO0ctc (accessed 15 January 2015).
27. URL: https://www.youtube.com/watch?v=ei6aUibbZmA (accessed 25 November 2014).
