幾何学的位相と渦位相を利用した立体サニャック干渉光学系の研究

利用几何相位和涡旋相位的立体萨尼亚克干涉光学系统研究

基本信息

批准号：
20656013
负责人：
西川淳
金额：
$ 2.24万
依托单位：
National Astronomical Observatory of Japan
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

1995年以来、太陽系以外の惑星(系外惑星と呼ぶ)は、恒星のドップラー速度や明るさの変化などで間接的に約400個が確認され、最近、巨大惑星が直接撮影された。系外惑星(特に地球型惑星)の直接検出と特徴の分析は現代天文学の最大の課題の1つとなっている。直接検出のためには、惑星よりも極めて強い恒星の回折光や波面誤差によるスペックルノイズ(散乱光)を除去(Nulling)し、埋もれていた惑星の光を直接検出する撮像光学システム(コロナグラフと呼ばれる)で10桁以上の広いダイナミックレンジが必要とされている。本研究では、幾何学的位相と渦位相を利用して、可視光全域で6桁を超える消光比の干渉計型コロナグラフを構築し、望遠鏡搭載の目処を得ることを目標とする。本研究は、2段の立体Sagnac干渉計で成り立っている。前段の干渉計は、単体では幾何学的位相により180度の位相差をつけた2光波で打ち消し合うもので、既に2色の光源で1E-6@5λ/D程度の消光比を達成している。2段全体でよく打ち消し合う効果を得るために、今回前段で発生する2光波は、軸外光の伝搬方向は180度の違いを維持しつつ、位相は0度(360度)の強め合う干渉状態になるように波長板を干渉計内に挿入し、また、後段の干渉計は、軸外光の伝搬方向の違いは90度で位相は180度の差をつけて打ち消し合うようにする必要性が確認された。従って2段全体として発生する4光波は、軸外光の伝播方向は0度、90度、180度、270度、と90度ずつずらした方向で、位相は0度、180度、360度、540度、と全体で2波長の渦位相を4つに量子化されていることになる。後段の干渉計は、鏡面数が4、5、6、などの解が得られたが、半透鏡に用いる偏光ビームスプリッターの消光比が全体の消光比を制限することが明らかになった。

自1995年以来，由于多普勒速度和恒星的亮度变化，太阳系以外的大约400个行星（称为系外行星）被间接证实，最近直接拍摄了巨型行星。直接检测和分析系外行星（尤其是陆地行星）已成为现代天文学中最大的挑战之一。直接检测需要成像光学系统（称为Coronagraph）需要10个或多个数量级的广泛动态范围，该范围是由恒星衍射的噪声（散射光）导致的，这是由星形衍射的光和波浪前误差引起的，这些误差比行星非常强，直接检测到埋藏的行星的光。这项研究旨在使用几何和涡流阶段来构建一个干涉仪型冠状动脉，其灭绝比在可见光范围内占6个数量级以上，并获得望远镜安装的目标。这项研究由两阶段的3D SAGNAC干涉仪组成。在上一个阶段的干涉仪单独使用时，由于几何相，取消了两个光波，相差为180度，并且已经达到了约1E-6@5λ/d的灭绝比，并具有两个色彩光源。为了获得良好的取消两个阶段的效果，已经确认，需要通过将波长板插入到干涉仪中，以使上一个阶段产生的两个光波在离轴光的传播方向上保持180度差异，同时又在阶段增加了180度的差异，同时又保持了阶段的差异，同时又保持了0度的差异，同时又保持了30度的差异，同时又保持了0度的差异，同时又保持了30度的差异，同时又保持了0度的差异，同时又保持了0度的差异。学位），并且在后期的干涉仪在离轴光的传播方向上互相差异180度。因此，整个两个阶段产生的四个光波被量化为四个涡流相，其轴光传播的方向在0度，90度，180度，270度中量化，并将这些相量化为两个波长的四个涡旋相，为0度，体180度，360度，360度，360度。后期的干涉仪具有诸如4、5、6镜面等的解决方案，但已显示出半透明镜中使用的极化束分离器的灭绝比限制了整体灭绝比。