Volba vhodných typů optických vláken

Při debatách jsme se rozhodli použít optická vlákna osmiúhelníkového průřezu. Důvodem této volby byly zkušenosti, které jsme v minulosti udělali s jiným vláknovým spektrografem, HEROSem, který byl do stelárního oddělení zapůjčen.

Ten byl napájen (tehdy) běžnými optickými vlákny s kruhovým průřezem. To však vedlo k problémům při sčítání jednotlivých spektrálních řádů. Někdy toto "sešití" bylo v pořádku, jindy se na spektru objevily vlny o "vlnové délce" jednotlivých řádů.

Spektrum hvězdy 27 Tauri pořízené spektrografem HEROSem v Ondřejově. Zde se vlny při sešití neprojevily. Spektrum hvězdy eta Tauri. Ani zde ještě vlny nejsou.
Spektrum hvězdy 4 Herculis. Zde jsou vlny vzniklé sešíváním řádů jasně patrné. Spektrum hvězdy 4 Herculis. Detail předchozího spektra.
Spektrum hvězdy 4 Herculis. Detail v sousední oblasti vlnových délek s čárou Halfa.

Ukázalo se, že příčinou je chod světla optickým vláknem. Snad bychom se domnívali, že tisíce a tisíce odrazů uvnitř vlákna dokonale "rozmyje" obraz, takže na výstupu bude vlákno rovnoměrně či alespoň kruhově symetricky osvětlené (izofoty budou alespoň zhruba tvořit kružnice). Ale není tomu tak. Světlo na výstupu z kruhového optického vlákna je rozložené velmi nerovnoměrně, všelijak se "přelévá". Jinak řečeno, světlo jde do spektrografu pokaždé po (nepatrně) odlišné optické cestě. Zjistit závislost a odhadnout, jak bude osvětlení (a tedy i spektrum) vypadat, je zhola nemožné. Závisí to na teplotě, ale zejména na momentální deformaci vlákna - ta se ovšem neustále mění, už třeba při hodinovém pohybu dalekohledu.

Tuto nežádoucí vlastnost však nemají moderní osmiúhelníková vlákna. Při jejich použití je na výstupu mnohem dokonalejší a rovnoměrnější osvětlení. Je ovšem nutné, aby hrany osmiúhelníkového průřezu byly skutečně ostré, nikoliv zaoblené.

Velikost vlákna

Měřením jsme zjistili, že typická velikost seeingu je cca 2 až 2.5 úhlové vteřiny. V primárním ohnisku odpovídá vlákno o průměru 100 mikrometrů seeingu 2.3 úhlové vteřiny, zvolili jsme tedy vlákno o průměru 100 mikronů. Jedná se však o průměr aktivního jádra, které jediné skutečně vede světlo. Celkový průměr vlákna (tj. včetně vnějších vrstev a ochranného krytu) je větší.