天文学是一门观测学科,其发展是由观测技术和仪器的进步推动的。 天文科学的发展也不断对观测仪器提出新的要求。 天文学发展以来,对观测仪器的要求逐渐达到极限,这在实施成本和难度方面带来了巨大的挑战。 为了应对上述挑战,基于新原理、新技术的下一代天文光学技术和观测仪器已成为天文学发展的内在需求。 近年来,集成光子学的发展给天文光学技术带来了新的变革机遇。 在此基础上产生的新兴跨学科天文光子学(Astrophotonics)可以为天文观测提供新一代低成本、高集成度(基于芯片)的高性能光学终端仪器。 此类仪器将用于空间天文观测和大规模光谱学。 它在巡天、高分辨率高精度光谱成像等应用中发挥着关键作用。

中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所何金平研究员团队受《天文学报》邀请撰写文章《天文光子学研究现状与应用前景》,为封面本期文章(如图1所示); 这篇文章《天体光子学的研究现状与应用前景》英文版发表在《中国天文学与天体物理学》上。 这是我国天文光子学领域第一篇综述论文。

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图1 《天文学报》封面——天文光子芯片

论文首先介绍了集成光子学在天文光谱技术、望远镜成像技术等相关技术中应用的研究现状,涉及集成光子光谱仪、光子光梳、光子灯、布拉格光栅、光瞳重排器、合束器/干涉仪等。以及其他技术、设备和仪器。 然后总结了天文光子学发展面临的主要挑战。 例如,现有的集成光子技术很难满足天文观测对仪器的极端参数要求,特别是在精度、模式、带宽等方面。最后,作者对天文光子学的发展趋势进行了简要展望,认为新原理器件、可见光、中红外波段器件、大规模多功能集成等方面有巨大的发展空间。

天文光子学仍处于发展初期,但作为下一代天文观测技术和仪器的基石,其未来的发展前景是可预见的。 随着研究的深入和集成光子学的不断发展,全集成天文观测仪器只是时间问题。

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