Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
В настоящее время компании Coronado, Lunt, Solar Spectrum, Daystar и Solarscope разрабатывают доступные узкополосные солнечные фильтры. Установленные в небольших телескопах, они дают возможность любителям не только любоваться грандиозными явлениями в солнечной атмосфере, но и стать участниками научных наблюдений. Усилия производителей направлены на достижение экстремальных значений основных параметров фильтров Фабри–Перо (ФП): полуширины полосы пропускания, углового поля зрения, светового диаметра фильтра и однородности полосы пропускания по апертуре, что делает их пригодными для научных наблюдений. Параметры коммерческих фильтров, их соответствие предъявляемым требованиям зависят от конструкций и технологии изготовления фильтров, разработанных компаниями. В настоящей работе рассмотрены предложенные пятью ведущими компаниями конструкции узкополосных фильтров на основе эталона ФП и некоторые технологические вопросы их изготовления, важные для эксплуатации фильтров. Прежде чем применять коммерческие фильтры в профессиональных исследованиях, необходимо убедиться, что параметры фильтров, декларируемые компаниями, соответствуют реальным. Предложенные в работе методы и устройства позволяют с высокой точностью измерить интегральные и локальные характеристики эталона фильтра, его спектральную однородность по апертуре, оценить качество и рассеяние оптической стопы фильтра и пригодность фильтров для профессиональных солнечных наблюдений.
фильтр Фабри-Перо, солнечный телескоп, спектральные измерения
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. Propriétés photométriques d’étalons Fabry-Pérot pour la raie Hα: application à l’analyse de la frange chromosphérique du Soleil // Observations & Travaux. 2009. V. 74. P. 2-13.
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. V. 4853. P. 252-272. DOI: 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. N 42. 17.45. (Bulletin of the American Astronomical Society. V. 43).
6. HI-C Sounding Rocket Mission. Available at: http://www.nasa.gov/centers/wallops/news/HI-C.html#.VNX gvCx2dSk (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. V. 710. P. 1486-1497. DOIhttps://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. Publ. 30.05.2006.
10. Lunt D. High performance telescopic etalon filters: Patent US6181726 B1. Publ. 30.01.2001.
11. Lunt Solar Systems. Available at: http://luntsolarsys-tems.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. V. 268, Iss. 1. P. 57-102. DOI:https://doi.org/10.1007/s11207-010-9644-y.
13. Meade Instruments. Available at: http://www.meade. com/product_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. V. 463. P. 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. V. 2. P. 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. V. 540, P. A19-1-A19-16. DOI:https://doi.org/10.1051/0004-6361/ 201118026.
19. Sidorin Ya. Method of manufacture of integrated optical devices: Patent US 20050227175 A1. Publ. 13.10.2005.
20. Sidorin Ya., Lunt D.L. Etalon cavity with filler layer for thermal tuning: Patent US 7142573 B2. Publ. 28.11.2006.
21. Sidorin Ya., Lunt D.L., Chou B.R. Etalon-based filters for solar and atmospheric research // Optical Engineering. 2005. V. 44. P. 076001-1-076001-6. DOI https://doi.org/10.1117/1.1947784.
22. Smartt R.N. Solar corona photoelectric photometer using mica etalons // Proc. SPIE. 1982. V. 331. P. 442-447. DOIhttps://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).
