CN103925998B - 一种可抑制光谱展宽的太阳自适应光学光栅光谱成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可抑制光谱展宽的太阳自适应光学光栅光谱成像装置，包括：准直器（1）、倾斜镜（2）、波前校正器DM（3）、二向色分光镜（4）、波前探测器（5）、波前控制器（6）、成像系统（7）、狭缝（8）、准直镜（9）、光栅（10）、成像镜（11）、数据采集系统（12）和数据处理及控制计算机（13）组成。本发明通过在高速倾斜反射镜后引入波前校正器DM，在没有明显增加成本和复杂性的前提下，使之同时具有校正倾斜像差和其它高阶像差的能力。通过对波前探测器测量数据进行分析、分离，并对影响太阳光栅光谱成像装置光谱展宽的波前像差类型进行有选择性的差别校正，不仅能够有效降低太阳自适应光学的波前校正要求，还能有效抑制太阳光栅光谱成像装置的光谱展宽。

Description

一种可抑制光谱展宽的太阳自适应光学光栅光谱成像装置

技术领域

本发明涉及一种太阳光栅光谱成像装置，特别是针对可抑制光谱展宽的太阳自适应光学光栅光谱成像装置。

背景技术

太阳光谱包含着很多重要信息，如太阳温度、元素丰度、视向速度场及磁场等重要信息，而对太阳进行准确的光谱探测和成像探测是研究太阳大气活动演化和进行准确空间天气预报的前提，因此对太阳大气活动进行准确的太阳光谱探测和成像探测是至关重要的。太阳光栅光谱成像装置在太阳大气活动的观测中得到了广泛的应用，这是由于它在太阳光谱观测中具有许多突出的优点，主要有：1)能够进行多波段同时观测，这是太阳大气分层特性研究的一个常规手段；2)速度场的测量不受速度的限制，能够对快速运动目标进行观测(黄佑然，许熬敖，秦志海，等.实测天体物理学[M].北京：北京科学出版社，1987.)。然而太阳光栅光谱装置严重受大气扰动的影响，表现在：1)大气扰动会引起太阳光栅光谱成像装置在进行光谱观测过程中太阳像的抖动，从而无法进行长时间的稳定的成像或光谱观测，2)大气扰动会导致能量的扩散；3)大气扰动的存在会导致太阳光栅光谱成像装置的光谱展宽、“鬼线”和谱线位移等问题，而这些问题都将严重影响太阳大气活动的研究，因此消除大气扰动的影响对提高太阳光栅光谱成像装置光谱观测性能和成像质量具有重要意义。

1976年Noll研究表明波前整体倾斜约占了总体波前像差的90％(NollR.J.，1976，“Zernikepolynomialsandatmosphericturbulence”，J.Opt.Soc.Am.A66，207-211)，因此，为了解决大气扰动对太阳光栅光谱成像装置的影响，传统的解决方法是使用高速倾斜镜对整体波前倾斜进行快速实时校正，从而解决了太阳望远镜焦平面上太阳像抖动问题，因此太阳光栅光谱成像装置能够对太阳进行长时间的稳定的成像观测或光谱观测。1997年G.Molodij的研究表明采用倾斜镜消除大气湍流引起的总体波前倾斜能得到大视场的中等成像质量的成像或光谱观测(A&ASupplementseries，Vol.128，FebruaryII1998，229-244)。然而高速倾斜镜仅仅是校正了波前的整体倾斜像差，但是并没有消除高阶像差对太阳光栅光谱成像装置性能的影响。

与传统自适应光学技术不同，太阳光栅光谱成像装置狭缝会对大气扰动进行波前滤波，且对不同类型的波前像差滤波效果存在很大的差异，因此使用自适应光学技术进行波前校正时，必须考虑狭缝对不同类型像差滤波效果的差异性，对不同类型像差进行有选择性的差别校正，以提高太阳自适应光学波前校正能力和抑制太阳光栅光谱成像装置的光谱展宽。但目前尚未发现以抑制太阳光栅光谱成像装置光谱展宽为目的的波前校正装置。

本发明基于以上背景，提出可抑制光谱展宽的太阳自适应光学光栅光谱成像装置，通过对传统的太阳自适应光学系统进行改造，即通过在高速倾斜镜后引入波前校正器DM，在没有明显增加成本和复杂性的前提下，使之具有对倾斜像差和其它高阶像差的校正能力。通过对波前探测器测量数据进行分析、分离，并对影响太阳光栅光谱成像装置光谱展宽的波前像差类型进行有选择性的差别校正，不仅能够有效降低太阳自适应光学的波前校正要求，还能有效提高太阳光栅光谱成像装置的光谱分辨力。这对于更准确的太阳大气活动研究和更高精度的层析成像研究具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：大气扰动会严重影响太阳光栅光谱成像装置的成像质量和光谱观测性能，它不仅会引起太阳望远镜焦平面上的太阳像抖动，因此无法对太阳大气活动进行跟踪和光谱成像观测，还会引起太阳光栅光谱成像装置光谱展宽，导致太阳光栅光谱成像装置的光谱分辨力的衰减。这些对于准确研究太阳大气活动和高精度层析成像观测会产生严重的不良影响。因此，本发明提出一种相应的解决方法，试图突破大气扰动对太阳光栅光谱成像装置的成像质量和光谱观测性能的限制。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种可抑制光谱展宽的太阳自适应光学光栅光谱成像装置，该装置包括准直器、倾斜镜、波前校正器DM、二向色分光镜、波前探测器、波前控制器、成像系统、狭缝、准直镜、光栅、成像镜、数据采集系统和数据处理及控制计算机组成；其中：

太阳望远镜对太阳大气活动目标进行成像后，经准直器准直为平行光后入射至高速倾斜镜，用于实时校正大气湍流造成的波前整体倾斜。经高速倾斜镜后光束反射至波前校正器DM，用于实时校正高阶大气湍流像差引起的波前畸变。经波前校正器DM反射后的光束被二向色分光镜分为反射光和透射光，并分别进入波前探测器和太阳光栅光谱成像装置狭缝中。其中，波前探测器能对不断变化的波前畸变进行实时探测，并对波前畸变中的不同类型像差进行分离，经数据处理和控制计算机处理后，得到控制波前控制器的驱动信号，分别用于控制高速倾斜镜和波前校正器DM。通过分光镜和成像系统中继后，校正后的光束成像在望远镜焦平面上，并获得对应区域自适应光学校正后的清晰图像。通过太阳光栅光谱成像装置狭缝后光束被准直镜准直入射至光栅，经光栅色散分光后光束又被成像镜会聚于数据采集系统的焦平面处，再把数据传送至数据处理及控制计算机进行处理，它负责整个系统的协同工作。

由大气扰动引起的波前像差会引起太阳光栅光谱成像装置的光谱展宽，从而降低了太阳光栅光谱成像装置的光谱分辨力。光谱展宽κ表示式如下：

κ＝ΔL/L_FWHM(1)

其中，L_FWHM表示无波前像差时谱线的半高全宽FWHM，L_A表示有波前像差时引起的光谱半高全宽FWHM的宽度，ΔL＝L_A-L_FWHM。

为了提高太阳光栅光谱成像装置的成像分辨力和光谱分辨力，需要引入太阳自适应光学技术校正波前像差，抑制太阳光栅光谱成像装置的光谱展宽。与传统太阳自适应光学技术不同，位于太阳望远镜焦平面上的狭缝宽度较小，会对大气扰动及太阳望远镜自身误差引起的波前像差进行滤波，且对不同类型的波前像差引起的滤波效果也不同。因此，应根据狭缝对不同像差滤波效果的差异，对大气扰动引起的波前像差进行有选择性的差别校正，以降低太阳自适应光学系统的波前校正要求。

设κ₀为太阳光栅光谱成像装置能够容忍的光谱轮廓展宽临界值，即太阳自适应光学系统对不同类型像差的校正需满足如下条件：

κ≤κ₀(2)

其中，κ₀与狭缝大小、成像波长及系统要求有关，为系统相关参数。

对于一个特定太阳光栅光谱成像装置而言，可以对不同类型像差对光谱展宽的影响进行定量分析，根据各自敏感程度确定太阳自适应光学系统波前校正权重。假设采用Zernike多项式表示波前像差，当波前RMS取单位大小时，第1～N阶Zernike波前像差引起的太阳光栅光谱成像装置光谱轮廓的展宽程度表示为向量β＝[β₁，β₂，β₃，……，β_N-1，β_N]。另一方面，狭缝对不同类型像差的滤波效果也存在很大差异，对于特定宽度狭缝而言，且对不同类型像差RMS取单位大小，其对不同类型像差滤波引起太阳光栅光谱成像装置光谱轮廓的展宽程度表示为向量α＝[α₁，α₂，α₃，……，α_N-1，α_N]。根据β和α可以得出不同类型像差对太阳光栅光谱成像装置光谱轮廓的展宽程度表示为向量γ＝[γ₁，γ₂，γ₃，……，γ_N-1，γ_N]，其中：

γ_i＝β_i×α_i(3)

其中，1≤i≤N。根据狭缝对不同类型像差滤波效果存在的差异性，其引起的太阳光栅光谱成像装置光谱轮廓的展宽程度也不同，因此在使用自适应光学进行波前校正时，对不同类型像差取不同的校正权重因子，表示为向量ξ＝[ξ₁，ξ₂，ξ₃……，ξ_N-1，ξ_N]，且满足：

ξ₁ ²+……+ξ_N ²＝1(4)

设此时波前探测器探测到的波前像差为Φ，其可以被分解为各阶Zernike像差的组合，如下式所示：

$\mathrm{\Φ}=\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{a}_j\×Z_j---\left(5\right)$

其中，Z_j表示第j阶zernike多项式，a_j为Z_j的zernike系数。由公式(4)和公式(5)可以组成为新的待校正波前Φ′，如公式(6)所示：

${\mathrm{\Φ}}^{\′}=\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{\ξ}}_j\×a_j\×Z_j---\left(6\right)$

因此，根据狭缝对不同类型像差滤波效果的差异性，在使用太阳自适应光学进行波前校正时，应对不同类型像差赋予不同的校正权值，以降低太阳自适应光学波前校正的要求。这种校正策略能够有效的抑制大气扰动引起的光谱展宽问题，提高了太阳光栅光谱成像装置的光谱分辨力。另一方面，通过在倾斜镜后引入变型镜，在没有明显增加成本和系统复杂性的条件下，使之具有高阶像差的校正能力，这对于更准确的研究太阳大气活动研究和更高精度的层析成像研究具有重要意义。

本发明的原理：提出可抑制光谱展宽的太阳自适应光学光栅光谱成像装置，通过对传统的太阳自适应光学系统进行改造，即通过在高速倾斜镜后引入波前校正器DM，在没有明显增加成本和复杂性的前提下，使之具有对倾斜像差和其它高阶像差的校正能力。通过对波前探测器测量数据进行分析、分离，并对影响太阳光栅光谱成像装置光谱展宽的波前像差类型进行有选择性的差别校正，不仅能够有效降低太阳自适应光学的波前校正要求，还能有效提高太阳光栅光谱成像装置的光谱分辨力。这对于更准确的太阳大气活动研究和更高精度的层析成像研究具有重要意义，创新性和实用性明显。

本发明提出技术具有如下优点：

(1).本发明提出的可抑制光谱展宽的太阳自适应光学光栅光谱成像装置，通过对传统的自适应光学系统装置进行适当改造，在不明显增加成本和复杂性的前提下，从而解决了大气扰动引起望远镜焦平面上的太阳像抖动而无法对太阳观测目标进行准确跟踪观测的问题。

(2).本发明提出的可抑制光谱展宽的太阳自适应光学光栅光谱成像装置，根据狭缝对不同类型的波前像差滤波效果的差异性，因此在使用太阳自适应光学技术对波前像差进行校正时，采用对波前不同类型像差进行有选择性的差别校正策略，从而降低了太阳自适应光学波前校正要求。

(3).本发明提出的可抑制光谱展宽的太阳自适应光学光栅光谱成像装置，通过在传统的太阳光栅光谱成像装置的基础上，引入太阳自适应光学技术，能够有效解决太阳光栅光谱成像装置的能量扩散和能量集中度下降的问题，从而提高了太阳光栅光谱成像装置的工作效率、时间分辨力和数据信噪比。

(4).本发明提出的可抑制光谱展宽的太阳自适应光学光栅光谱成像装置，通过对不同类型像差进行有选择性的差别校正，从而能有效的抑制太阳光栅光谱成像装置的光谱展宽，提高光栅太阳光栅光谱成像装置的光谱分辨力，从而有利于更准确的太阳大气活动研究和更高精度的层析成像研究。

总之，本发明提出的可抑制光谱展宽的太阳自适应光学光栅光谱成像装置，通过对传统的太阳自适应光学系统进行改造，即通过在高速倾斜镜后引入波前校正器DM，在没有明显增加成本和复杂性的前提下，使之具有对倾斜像差和其它高阶像差的校正能力。通过对波前探测器测量数据进行分析、分离，并对影响太阳光栅光谱成像装置光谱展宽的波前像差类型进行有选择性的差别校正，不仅能够有效降低太阳自适应光学的波前校正要求，还能有效提高太阳光栅光谱成像装置的光谱分辨力。这对于更准确的太阳大气活动研究和更高精度的层析成像研究具有重要意义，创新性和实用性明显。

附图说明

图1为使用倾斜镜校正的太阳望远镜太阳光栅光谱成像装置原理示意图。

图2为使用倾斜镜校正的波前控制流程图。

图3为可抑制光谱展宽的太阳自适应光学光栅光谱成像装置示意图。

图4为可抑制光谱展宽的太阳自适应光学光栅光谱成像装置的波前控制流程图。

图5为经狭缝滤波后第8阶zernike像差经狭缝滤波前后光谱展宽对比示意图，其中，(a)为滤波前的光谱展宽与无像差时的光谱进行对比；(b)为滤波后的光谱展宽与无像差时光谱进行对比。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。

一种可抑制光谱展宽的太阳自适应光学光栅光谱成像装置，如图3所示，该装置包括准直器1、倾斜镜2、波前校正器DM3、二向色分光镜4、波前探测器5、波前控制器6、成像系统7、狭缝8、准直镜9、光栅10、成像镜11、数据采集系统12和数据处理及控制计算机13组成；其中：

太阳望远镜14对太阳大气活动目标进行成像后，经准直器1准直为平行光后入射至高速倾斜镜2，用于实时校正大气湍流造成的波前整体倾斜。经高速倾斜镜2后光束反射至波前校正器DM3，用于实时校正高阶大气湍流像差引起的波前畸变。经波前校正器DM3反射后的光束被二向色分光镜4分为反射光和透射光，并分别进入波前探测器5和太阳光栅光谱成像装置狭缝8中。其中，波前探测器5能对不断变化的波前畸变进行实时探测，并对波前畸变中的不同类型像差进行分离，经数据处理和控制计算机13处理后，得到控制波前控制器6的驱动信号，分别用于控制高速倾斜镜2和波前校正器DM3。通过分光镜4和成像系统7中继后，校正后的光束成像在望远镜14焦平面上，并获得对应区域自适应光学校正后的清晰图像。可抑制光谱展宽的太阳自适应光学光栅光谱成像装置及波前控制流程分别如图3和图4所示，这与使用倾斜镜校正的太阳光栅光谱成像装置及控制流程存在明显差异，分别如图1和图2所示。通过太阳光栅光谱成像装置狭缝8后光束被准直镜9准直入射至光栅10，经光栅10色散分光后光束又被成像镜11会聚于数据采集系统12的焦平面处，再把数据传送至数据处理及控制计算机13进行处理，它负责整个系统的协同工作。

由大气扰动和太阳望远镜14装配误差等引起的波前像差会引起太阳光栅光谱成像装置的光谱展宽，从而降低了太阳光栅光谱成像装置的光谱分辨力。光谱展宽表示式如下：

κ＝ΔL/L_FWHM(1)

其中，L_FWHM表示无波前像差时谱线的半高全宽FWHM，L_A表示有波前像差时引起的光谱半高全宽FWHM的宽度，ΔL＝L_A-L_FWHM。

为了提高太阳光栅光谱成像装置的成像分辨力和成像信噪比，需要引入太阳自适应光学技术校正波前像差，抑制太阳光栅光谱成像装置的光谱展宽。与传统太阳自适应光学技术不同，位于太阳望远镜14焦平面上的狭缝8宽度较小，会对大气扰动及太阳望远镜14自身误差引起的波前像差进行滤波，且对不同类型的波前像差引起的滤波效果也不同。例如，第8阶zernike像差经狭缝滤波后不仅导致了光谱展宽，而且产生了鬼线，如图5所示，但是由大气湍流引起的波前像差经狭缝滤波后对光谱仪性能的影响并不局限于此。因此，应根据狭缝(8)对不同像差滤波效果的差异，对大气扰动引起的波前像差进行有选择性的差别校正，以降低太阳自适应光学系统的波前校正要求。

设κ₀为太阳光栅光谱成像装置能够容忍的光谱展宽临界值，即太阳自适应光学系统对不同类型像差的校正需满足如下条件：

κ≤κ₀(2)

其中，κ₀与狭缝大小、成像波长及系统要求有关，为系统相关参数。

对于一个特定太阳光栅光谱成像装置而言，可以对不同类型像差对光谱展宽的影响进行定量分析，根据各自敏感程度确定太阳自适应光学系统波前校正权重。假设采用Zernike多项式表示波前像差，当取单位RMS大小时，第1～N阶Zernike波前像差引起的太阳光栅光谱成像装置光谱轮廓的展宽程度表示为向量β＝[β₁，β₂，β₃，……，β_N-1，β_N]。另一方面，狭缝8对不同类型像差的滤波效果也存在很大差异，对于特定宽度狭缝8而言，且对不同类型像差取单位RMS值大小，其对不同类型像差滤波引起太阳光栅光谱成像装置光谱轮廓的展宽程度表示为向量α＝[α₁，α₂，α₃，……，α_N-1，α_N]。根据β和α可以得出不同类型像差对太阳光栅光谱成像装置光谱轮廓展宽程度表示为向量γ＝[γ₁，γ₂，γ₃，……，γ_N-1，γ_N]，其中：

γ_i＝β_i×α_i(3)

其中，1≤i≤N。根据狭缝8对不同类型像差滤波效果存在的差异性，其引起的太阳光栅光谱成像装置光谱轮廓的展宽程度也不同，因此在使用自适应光学进行波前校正时，对不同类型像差取不同的校正权重因子，表示为向量ξ＝[ξ₁，ξ₂，ξ₃……，ξ_N-1，ξ_N]，且满足：

ξ₁ ²+……+ξ_N ²＝1(4)

设此时波前探测器5探测到的波前像差为Φ，其可以被分解为各阶Zernike像差的组合，如下式所示：

$\mathrm{\Φ}=\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{a}_j\×Z_j---\left(5\right)$

其中，Z_j表示第j阶zernike多项式，a_j为Z_j的zernike系数。由公式(4)和公式(5)可以组成为新的待校正波前Φ′，如下式所示：

${\mathrm{\Φ}}^{\′}=\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{\ξ}}_j\×a_j\×Z_j---\left(6\right)$

因此，根据狭缝对不同类型像差滤波效果的差异性，在使用太阳自适应光学进行波前校正时，应对不同类型像差赋予不同的校正权值，以降低太阳自适应光学波前校正的要求。这种校正策略能够有效的解决大气扰动引起的光谱展宽问题，提高了太阳光栅光谱成像装置的光谱分辨力。另一方面，通过在倾斜镜后引入变型镜，在没有明显增加成本和系统复杂性的条件下，使之具有高阶像差的校正能力，这对于更准确的研究太阳大气活动研究和更高精度的层析成像研究具有重要意义。

所述的校正权重因子既可以采用公式(4)进行计算，也可以采用其它归一化计算方法，只要其本质是能实现对不同类型像差进行有选择性差别校正的功能即可。

所述的高速倾斜镜2和波前校正器DM3既能够用在平行光束中，也能够用于锥光光路中。

所述的二向色分光镜4也可以是普通分光镜，只要能满足对光束进行分光的功能即可。

所述的成像系统7既可以是会聚透镜，也可以是反射镜，只要能满足把光束成像在望远镜的焦平面上的功能即可。

所述的狭缝8宽度w_s作为太阳光栅光谱成像装置的视场光阑，既要满足对太阳望远镜14空间分辨力的采样要求，同时也需满足对太阳光栅光谱成像装置光谱分辨力的采样要求。

所述的太阳光栅光谱成像装置狭缝8须与光栅刻线方向平行，且狭缝8宽度可调，调整时可为手工调整或电机调整。

所述的太阳光栅光谱成像装置为了在整个光学波段均可用，所以准直镜9和成像镜11均为反射式光学元件，为了更好的消除球差的影响，最好采用离轴抛物面反射镜。

所述的光栅10既可以是透射式光栅10，也可以是反射式光栅10，只要能实现空间色散分光的功能即可。

所述的数据采集系统12是指可以满足对太阳表面局部区域进行成像的系统，包括成像器件和光电探测器及相应的数据采集器件。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解到的替换或增减，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种可抑制光谱展宽的太阳自适应光学光栅光谱成像装置，其特征在于：包括准直器(1)、高速倾斜镜(2)、波前校正器DM(3)、二向色分光镜(4)、波前探测器(5)、波前控制器(6)、成像系统(7)、狭缝(8)、准直镜(9)、光栅(10)、成像镜(11)、数据采集系统(12)和数据处理及控制计算机(13)；其中：

望远镜(14)对太阳大气活动目标进行成像后，经准直器(1)准直为平行光后入射至高速倾斜镜(2)，用于实时校正大气湍流造成的波前整体倾斜；经高速倾斜镜(2)后光束反射至波前校正器DM(3)，用于实时校正高阶大气湍流像差引起的波前畸变；经波前校正器DM(3)反射后的光束又被二向色分光镜(4)分为反射光和透射光，并分别进入波前探测器(5)和狭缝(8)中；其中，波前探测器(5)能对不断变化的波前畸变进行实时探测，并对波前畸变中的不同类型像差进行分离，经数据处理及控制计算机(13)处理后，得到控制波前控制器(6)的驱动信号，分别用于控制高速倾斜镜(2)和波前校正器DM(3)；通过二向色分光镜(4)和成像系统(7)中继后，校正后的光束成像在望远镜(14)焦平面上，并获得对应区域自适应光学校正后的清晰图像；通过狭缝(8)后光束被准直镜(9)准直入射至光栅(10)，经光栅(10)色散分光后光束又被成像镜(11)会聚于数据采集系统(12)的焦平面处，再把数据传送至数据处理及控制计算机(13)进行处理，它负责整个系统的协同工作；

由大气扰动引起的波前像差会导致太阳光栅光谱成像装置的光谱展宽，从而降低了太阳光栅光谱成像装置的光谱分辨力；其中，光谱展宽κ表示式如下：

κ＝ΔL/L_FWHM(1)

其中，L_FWHM表示无波前像差时谱线的半高全宽FWHM，L_A表示有波前像差时谱线的半高全宽FWHM，ΔL＝L_A-L_FWHM；

设κ₀为太阳光栅光谱成像装置能够容忍的光谱展宽的临界值，即太阳自适应光学系统对不同类型像差的校正需满足如下条件：

κ≤κ₀(2)

其中，κ₀与狭缝大小、成像波长及太阳自适应光学系统系统要求有关，为太阳自适应光学系统相关参数；

对于一个特定太阳光栅光谱成像装置而言，能对不同类型像差对光谱展宽的影响进行定量分析，根据各自敏感程度确定太阳自适应光学系统波前校正权重；假设采用Zernike多项式表示波前像差，当波前RMS取单位大小时，第1～N阶Zernike波前像差引起的太阳光栅光谱成像装置光谱轮廓的展宽程度表示为向量β＝[β₁，β₂，β₃，……，β_N-1，β_N]；另一方面，狭缝(8)对不同类型像差的滤波效果也存在差异，对于特定宽度狭缝(8)而言，当对不同类型像差RMS取单位大小时，其对不同类型像差滤波引起太阳光栅光谱成像装置光谱轮廓的展宽程度表示为向量α＝[α₁，α₂，α₃，……，α_N-1，α_N]；因此，根据β和α得出不同类型像差对太阳光栅光谱成像装置光谱轮廓展宽程度表示为向量γ＝[γ₁，γ₂，γ₃，……，γ_N-1，γ_N]：

γ_i＝β_i×α_i(3)

其中，1≤i≤N；根据狭缝(8)对不同类型像差滤波效果存在的差异性，其引起的太阳光栅光谱成像装置光谱轮廓的展宽程度也不同，因此在使用自适应光学进行波前校正时，对不同类型像差取不同的校正权重因子，表示为向量ξ＝[ξ₁，ξ₂，ξ₃……，ξ_N-1，ξ_N]，且满足：

ξ₁ ²+……+ξ_N ²＝1(4)

设此时波前探测器(5)探测到的波前像差为Φ，其被分解为各阶Zernike像差的组合，如下式所示：

$\mathrm{\Φ}=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{a}_j\×Z_j---\left(5\right)$

其中，Z_j表示第j阶zernike多项式，a_j为Z_j的zernike系数；由公式(4)和公式(5)组成为新的待校正波前Φ′，如下式所示：

${\mathrm{\Φ}}^{\′}=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ξ}}_j\×a_j\×Z_j---\left(6\right);$

所述狭缝(8)须与光栅刻线方向平行，且狭缝(8)宽度可调，调整时为手工调整或电机调整；所述的准直镜(9)是透射式，或者是反射式；所述的成像镜(11)是透射式，或是反射式；所述的光栅(10)是透射式光栅(10)，或是反射式光栅(10)；所述的数据采集系统(12)是指能满足对太阳表面局部区域进行成像的系统，包括成像器件和光电探测器及相应的数据采集器件。

2.根据权利要求1所述的可抑制光谱展宽的太阳自适应光学光栅光谱成像装置，其特征在于：所述的校正权重因子采用公式(4)进行计算，或采用归一化计算方法。

3.根据权利要求1所述的可抑制光谱展宽的太阳自适应光学光栅光谱成像装置，其特征在于：所述的高速倾斜镜(2)和波前校正器DM(3)既能够用在平行光束中，也能够用于锥光光路中。

4.根据权利要求1所述的可抑制光谱展宽的太阳自适应光学光栅光谱成像装置，其特征在于：所述的二向色分光镜(4)是普通分光镜。

5.根据权利要求1所述的可抑制光谱展宽的太阳自适应光学光栅光谱成像装置，其特征在于：所述的成像系统(7)是会聚透镜，或反射镜，其能满足对光束进行会聚成像的功能。

6.根据权利要求1所述的可抑制光谱展宽的太阳自适应光学光栅光谱成像装置，其特征在于：所述的狭缝(8)宽度w_s的选择，作为太阳自适应光学光栅光谱成像装置的视场光阑，需满足对望远镜(14)空间分辨力的采样要求，同时也需满足对太阳自适应光学光栅光谱成像装置光谱分辨力的采样要求。