Лазеры и волоконная оптика для астрофизики

П.Г. Крюков^а, б
^аФизический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Ленинский проспект 53, Москва, 119991, Российская Федерация
^бИнститут общей физики имени А.М. Прохорова РАН, Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова, ул. Вавилова, 38, Москва, 119991, Российская Федерация

Важной областью астрофизических исследований была и остаётся спектроскопия оптического диапазона. Гигантские телескопы строятся для сбора излучения самых отдалённых звёзд Вселенной для последующего исследования с помощью уникальных астрономических спектрографов. При этом возникает принципиальная проблема: передача чрезвычайно слабого излучения в фокусе движущегося телескопа на вход неподвижного спектрографа. Задача решается с помощью особой системы волоконно-оптической связи, причём изготовление нужных оптических волокон и их исследования составляют важную проблему волоконной оптики. Астрономическая спектроскопия включает прецизионные измерения доплеровских смещений спектральных линий в спектрах звёзд, позволяющие определить скорость движения звезды в направлении наблюдения (лучевую скорость, ЛС). Замечательной особенностью доплеровской спектроскопии является возможность прецизионных измерений весьма малых вариаций (фактически ускорений) ЛС в продолжительные интервалы времени. Примером такой вариаций ЛС звезды является действие на неё планеты. Под влиянием планеты, вращающейся вокруг звезды, она испытывает периодическое изменение движения, которое проявляется в доплеровском смещении спектра звезды. Точные измерения этого смещения позволили косвенным способом открыть планеты вне Солнечной системы (экзопланеты). При этом важной проблемой является поиск экзопланет земного типа с возможной жизнью на них. Для этого требуется точность спектральных измерений, позволяющая определять вариации ЛС на уровне сантиметров в секунду в период порядка года. Подобные измерения, проведённые на протяжении 10—15 лет, позволили бы прямым способом определить предполагаемое ускорение разлёта Вселенной. Однако для таких исследований требуется точность спектральных измерений, превосходящая возможности традиционной спектроскопии (йодная ячейка, спектральные лампы). Рассматриваются методы радикального улучшения астрономической доплеровской спектроскопии, позволяющие обеспечить требуемую точность измерения доплеровских смещений. Они включают разработки систем волоконно-оптической связи телескопа с астрономическим спектрографом и прецизионных калибраторов астрономических спектрографов, основанных на достижениях лазерной физики и волоконной оптики.

Текст pdf (709 Кб)

Скачивая файл я соглашаюсь с условиями использования.

English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2018.02.038331

Ключевые слова: спектрографы с волоконно-оптическим входом, доплеровская спектроскопия, лазерная гребёнка оптических частот, экзопланеты, динамика Вселенной
PACS: 42.62.−b, 42.81.−i, 97.82.−j (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2018.02.038331
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2018/11/d/
Web of Science

000457154900003
Scopus

2-s2.0-85062286014
ADS NASA

2018PhyU...61.1072K
Цитата: Крюков П Г "Лазеры и волоконная оптика для астрофизики" УФН 188 1179–1186 (2018)

BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 8 февраля 2017, доработана: 13 февраля 2018, одобрена в печать: 14 февраля 2018

English citation: Kryukov P G “Lasers and fiber optics for astrophysics” Phys. Usp. 61 1072–1078 (2018); DOI: 10.3367/UFNe.2018.02.038331

Список литературы (32) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (2) Похожие статьи (12)

Mayor M, Queloz D Nature 378 355 (1995)
Avila G, Singh P, Albertsen M Proc. SPIE 6269 62695O (2006)
Chazelas B et al Proc. SPIE 7739 773947 (2010)
Feder T et al Proc. SPIE 8446 844692 (2012)
Косолапов А Ф и др Квантовая электроника 46 267 (2016); Kosolapov A F et al Quantum Electron. 46 267 (2016)
Прямиков А Д и др Квантовая электроника 46 1129 (2016); Pryamikov A D et al Quantum Electron. 46 1129 (2016)
Birks T A et al Opt. Express 20 13996 (2012)
Gris-Sánchez I et al Mon. Not. R. Astron. Soc. 475 3065 (2018)
Leon-Saval S G et al Opt. Express 25 17530 (2017)
Хэнш Т В УФН 176 1368 (2006); Hänsch T W Rev. Mod. Phys. 78 1297 (2006)
Jones D J et al Science 288 635 (2000)
Holzwarth R et al Phys. Rev. Lett. 85 2264 (2000)
Udem Th, Holzwarth R, Hänsch T W Nature 416 233 (2002)
Cundiff S T, Ye J Rev. Mod. Phys. 75 325 (2003)
Крюков П Г УФН 185 817 (2015); Kryukov P G Phys. Usp. 58 762 (2015)
Steinmetz T et al Science 321 1335 (2008)
Li C-H et al Nature 452 610 (2008)
Steinmetz T et al Appl. Phys. B 96 251 (2009)
McCracken R A, Charsley J M, Reid D T Opt. Express 25 15058 (2017)
Glenday A G et al Optica 2 250 (2015)
Wilken T et al Nature 485 611 (2012)
Ycas G G et al Opt. Express 20 6631 (2012)
Dianov E M et al Opt. Lett. 14 1008 (1989)
Mamyshev P V, Chernikov S V, Dianov E M IEEE J. Quantum Electron. 27 2347 (1991)
Zajnulina M et al Appl. Phys. B 120 171 (2015)
Anglada-Escudé G et al Nature 536 437 (2016)
Quirrenbach A et al Pros. SPIE 9147 91471F (2014)
Reiners A et al Astron. Astrophys. 609 L5 (2018)
Amendola L et al Phys. Rev. D 86 063515 (2012)
Pepe F A et al Pros. SPIE 7735 77350F (2010)
Sandage A Astrophys. J. 136 319 (1962)
Pasquini L et al Pros. SPIE 7735 77352F (2010)