密排光波導多目標光譜探測技術研究

林棟，朱壯壯，馮吉軍，何晉平，5

（1 中國科學院國家天文臺南京天文光學技術研究所 太陽與空間儀器研究室，南京 210042）

（2 中國科學院天文光學技術重點實驗室，南京 210042）

（3 中國科學院大學，北京 100049）

（4 上海理工大學 光電信息與計算機工程學院，上海 200093）

（5 中國科學院大學南京學院，南京 211135）

0 引言

多目標光譜探測能夠同時獲得大量天體的光譜信息，已成為天文觀測最重要的科學手段之一。近些年來，隨著郭守敬望遠鏡（The Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope， LAMOST）［1］、Sloan Digital Sky Survey 望遠鏡（SDSS）［2］、Large Synoptic Survey Telescope（LSST）［3］、The Dark Energy Spectroscopic Instrument（DESI）［4］等巡天計劃的順利開展，為天文學研究帶來數(shù)千萬條天體光譜數(shù)據(jù)，如，截止2023年2月2日，僅LAMOST 就對外發(fā)布了1 946 萬條光譜數(shù)據(jù)（其中低分辨數(shù)據(jù)1 121 萬條，中分辨率非時域數(shù)據(jù)184 萬條，中分辨率時域數(shù)據(jù)641 萬條）及873 萬條恒星參數(shù)［5］。利用上述海量光譜數(shù)據(jù)，天文學家在銀河系結構演化［6-7］、系外行星探測及研究［8-9］、宇宙大尺度結構及演化［10-11］等方面做出眾多重要產(chǎn)出，切實推動了天文學研究的發(fā)展。

然而，宇宙天體數(shù)量巨大，僅星系就可能超過1 000 億，而星系中的各類天體數(shù)量更是極為龐大，如，銀河系就有1 000 億到4 000 億顆恒星。顯然，與海量宇宙天體數(shù)量相比，目前已獲得的千萬量級的天體光譜數(shù)據(jù)依然只是滄海一粟，還有極大的提升空間。為應對上述挑戰(zhàn)，天文領域近年建設了至少14 架大尺度光譜巡天專用望遠鏡［12］，而Keck［13-14］、Subaru［15］、LBT（Large Binocular Telescope）等8～10 m 級望遠鏡上也配備了多目標光譜儀。除了建造更多光譜望遠鏡外，增加同時觀測目標數(shù)目也是提高多目標光譜探測效率的手段之一。我國于2009年自主建設研制成功的LAMOST 能同時探測4 000 個目標的光譜，經(jīng)10 余年巡天獲得了海量天體的光譜數(shù)據(jù)，被稱為“光譜之王”［16］；……