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世界のFabry Perot Filters 19-Jul-2013 NAGATA 動作原理 反射面距離 ds ds 2つの反射面の間での多重反射による波面の干渉作用。 Ra a Tb Direction of incident light Fresnelの公式にしたがって入射、透過、反射の振幅を計 算できる。N番目の反射と、N+1番目の反射の間の漸化 式を解く（多層膜と同じ）。 透過率、片面の反射率と透過率を用いて、全体の透過 率は以下の式で与えられる。 s Rb b Ta ns Snelの法則から、エタロンへの入 射角度は以下で与えられる sin n s sin s = (2πnsds coss)/ 1/ 2 4( R a Rb ) 2 a b T 1 sin ( ) 1/ 2 2 1/ 2 2 2 [1 ( R a R b ) ] [1 ( R a R b ) ] T a Tb 両面の反射率が同じときは以下になる。 T Ts 2 1 (1 R s ) 1 [ 4 R s /( 1 R s ) ] sin 2 屈折率が大きいと、入射角度の依存性を抑えることができることが、液晶の利点。 2 2 1 透過率プロファイル 位相差の波長依存性から、 sin を満たすときに、透過率が極大になる。 Nは次数。 0, FSR ≈ λ2 /(2nsds) . 隣り合うピークの間隔。実用 的には広いほうがよいく空気 エタロンが有利。ただし入射 角度による波長のずれから は、結晶が有利。 100 F re e S p e c tra l R a n g e M a x im u m T ra n s m itta n c e FSR T m ax 80 Transm ittance (%) n F u ll W id th H a lf M a x im u m FW HM 60 F = FSR / FWHM = Rs1/2 / (1-Rs) . 40 0 .4 2 m m E ta lo n Fines：FSRとFWHMの比。実用的 には、FSRが大きく、FWHMが小 さいものがよい。 M in im u m T ra n s m itta n c e 20 T m in 0 630.0 630.2 W a ve le n g th (n m ) 630.4 Fabry-Perotの例 空気エタロンは、旧Queensgate社が開発して いた。現在は。。。 宇宙用として開発した口径38mmのエタロン LiNbO3を用いた結晶式エタロンは、CSIRO が現在も開発と販売をしている。FSRと応答 特性のよいフィルタのために、結晶の基礎 研究もおこなわれている。 SMART用の口径60mmの製品。 太陽観測での活用事例 Gottingen 設置望遠鏡 VTT 望遠鏡口径(cm) 70 焦点距離(m) 55 回折限界(arcsec) 0.226478757 Place scale(arcsec/mm) 3.750272727 FP mount Collimator 搭載FP数 2 Manufacture IC Optical Systems Model 口径(mm) 70 Spacing(mm) 1.100 Coating反射率(%) 95 Finnes 46 FWHM(mA)(Airy関数) 45 波長分解能 1.60E+05 波長範囲(A) 5300-8600 Free spectral range (A) 1.73 Manufacture IC Optical Systems Model 口径(mm) 50 Spacing(mm) 0.125 Finnes 36 FWHM(mA) 波長分解能 波長範囲 Free spectral range 波長シフト時間(ms) Manufacture LaVision GmbH Model Imager QE CCD CCD画素数 1376x1040 画素サイズ[um] 6.45 Pixel scale[arcsec] 0.112 Field of view[arcsec] 77x58 Frame rate[/s] 18 ビット数 12 雑音 実行frame rate[1/s] Polarimeter I/V Retarder 1/4lamba Analyzer Two calcites AO Yes(KAOS) 画像処理 Speckle TESOS IBIS VTT DST 70 76 46 46 0.226478757 0.208598855 4.484021739 4.484021739 Telecentric Collimator 3 2 Queens Gate IC Optical Systems ET-50 ET50 FS 50 50 1.300 2.300 40 SMART SMART 25 24.7518 0.63414052 8.333333333 Telecentric 2 CSIRO 50 15.5 2.00E+05 2.00E+05 4500-7000 5800-8600 1.00 Queens Gate IC Optical Systems ET-50 ET50 FS 50 50 0.802 0.637 2.00E+05 6300 2.30 CSIRO 50 2008年にT4改造開始時点での調査 複数フィルタを用いた狭帯域観測機器 の実用例。 ブロッキングフィルタの交換で広い波長 帯域に対応できるため、狭帯域撮像装 置の一部として活用されている。 SMART以外は、Queens Gate社の空気 エタロン。 14.3 6300 1.9 PixelVision 652x494 12.00 0.089 58x44 5 14 5 I/V 1/4lambda Waolaston Yes 20 Roper PentaMax 1317x1035 6.70 0.080 105x83 2.5 12 300x300 SMARTはFeI6302のマグネトグラフとし て占有する。 結晶エタロンでは、IMaX/SUNRISEによ る観測が行われ、成功を受けて、Solar Orbiter/PHIの開発につながっている。 2.5 I/Q/U/V Yes No Soalr-Cでは、狭帯域フィルタとしては Lyot Filter搭載で基礎開発を行っている。 Fabry-Perrot Mount エタロンに、コリメート光を通すのか、テレセントリックで使うのか？の論争（趣向の問題）。 Cavallini (2006) [IBIS] Kentischer et al. (1998) [TESOS] TESOS: Telecentric 偏光観測モードの画像 1/4lplate, Wollaston prism Fabry-Perot Filters Kentischer et al. (1998) Tritschler et al. A&A 415, 717-729 (2004) Scan through the Fe I 557.6 nm line. IBIS:Collimated Cavallini (2006) Fabry-Perot Filters Guazzi et al. A&A 480, 515-526 (2008) IBIS Ca II 854.2 nm data acquired on 2004 May 31 Scharmer et al. The Astrophysical Journal 689 (2008) L69 The continuum image of one of the two pores observed with CRISP. 6302 magnetogram Antolin and L. Rouppe H-alpha! Gottingen光学系 Puschmann et al. (2006) Broadband camera (for Speckle interferometry) Collimator Pupil 1/4lplate, double calcites Narrowband camera Fabry-Perot Filters Stokes I/V FOV: 36.0 x 17.8 [Bendlin & Volkmer (1993)]