【ATI新动态】一米新真空太阳望远镜自适应光学系统
配备自适应光学（Adaptive Optics, AO）系统的地基大口径太阳望远镜是开展高分辨率太阳观测的主要手段。传统AO采用太阳黑子、气泡或米粒等低对比度扩展目标作为信标对整层大气湍流的整体倾斜和波前扰动进行实时测量和校正，可以实现对太阳目标精细结构的近衍射极限高分辨成像观测。受大气非等晕性限制，传统AO的成像视场只有10″—20″，无法满足尺度较大的太阳活动区观测要求。大视场自适应光学如多层共轭自适应光学(Multi-Conjugate Adaptive Optics, MCAO)和地表层自适应光学(Ground Layer Adaptive Optics, GLAO)，对大气湍流进行分层探测和校正，突破了有限的校正视场，可以实现对整个太阳活动区的高分辨力观测。在国家自然科学基金支持下，云南天文台一米新真空太阳望远镜（New Vacuum Solar Telescope, NVST）作为世界上太阳高分辨力观测方面三大主力观测设备之一，先后配备了传统AO系统、GLAO系统和MCAO系统三种自适应光学系统。本文就AO系统研制和应用情况进行介绍。
图1 NVST上三套不同的AO系统设计图
针对NVST，在国家自然科学天文联合基金支持下，项目团队于2015年研制了一套传统AO—151单元高阶AO系统，用于日常观测使用，并开展了GLAO和MCAO初步试验研究。在此基础上，在国家自然科学基金重大科研仪器（自由申请）项目支持下，我们于2018年至2023年先后研制了GLAO和MCAO两套自适应光学系统：基于原151单元变形镜研制了一套高阶GLAO系统，投入日常观测使用；再引入两个高层校正变形镜，研制了可以对大气湍流进行三层校正的MCAO系统，高层变形镜共轭高度可调，可以实现对不同高度湍流的大视场多层共轭校正。
该系统研制完成后，可以根据不同的科学目标和研究需要，在不同的AO系统之间进行切换。图2所示为不同AO系统在2023年2月5日对太阳活动区高分辨力对比观测结果。
图2 不同AO系统观测结果。（A）开环图像；（B）传统AO闭环结果；（C）GLAO闭环结果；（D）MCAO闭环结果
不同类型的自适应光学系统在一米新真空望远镜上得以成功开发与应用，将帮助太阳物理学家看到更加清晰、更加精细、更加动态化的太阳活动，加深人类对恒星乃至宇宙的认识，也将为空间环境监测和空间天气预报提供强有力的数据支撑。
中国科学院光电技术研究所太阳大气高分辨光学探测团队荣获中国科学院2022年度“科苑名匠”团队，在国内率先开展太阳大气高分辨力层析成像技术研究，突破了传统太阳自适应光学、大视场自适应光学、大口径太阳望远镜、太阳大气多波段层析成像等一系列关键技术，研制成功多套太阳AO系统，在国内外天文物理与光学工程领域重要学术期刊发表论文100余篇。
相关成果以“Solar adaptive optics systems for the New Vacuum Solar Telescope at the Fuxian Lake Solar Observatory”为题发表在Astronomical Techniques and Instruments。张兰强为论文第一作者，饶长辉为通讯作者。
引用格式: Zhang, L. Q.，Rao, X. J., Bao, H., et al. 2024. Solar adaptive optics systems for the New Vacuum Solar Telescope at the Fuxian Lake Solar Observatory. Astronomical Techniques and Instruments, 1(2)：95-104.
DOI: https://doi.org/10.61977/ati2024014.
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