中国科学院南京天文光学技术研究所天文光子学团队研制的虚拟成像相位阵列（VIPA）光谱仪，在云南天文台一米新真空太阳望远镜（NVST）上取得重要突破——首次在地面观测中清晰分辨出Hα波段内长期被大气水汽线掩盖的Si I 6560.57 Å谱线，展现了其独特的技术优势。相关成果已发表于国际学术期刊The Astronomical Journal, Volume 172, Number 1。

该VIPA光谱仪采用多模光纤输入（芯径25 μm），具备高度紧凑的架构。基于天文频率梳的精确波长定标表明，仪器在592.76 nm至657.07 nm波段范围内光谱分辨率达29万至34万，覆盖约816个VIPA色散序，单次曝光可同时获取超过650条太阳特征谱线。相较于传统大型阶梯光栅光谱仪，该VIPA光谱仪在维持超高分辨率的同时实现了体积与重量的数量级压缩。

光谱仪光路图

揭示VIPA非对称仪器轮廓的物理本质

研究团队利用25 GHz重复频率的天文频率梳对VIPA光谱仪进行了系统的性能表征。实测发现，VIPA的仪器轮廓呈现显著的非对称性，传统高斯函数无法准确描述其线型。团队通过理论建模揭示了这一非对称性的物理起源。针对这一特性，团队提出并采用了Fano-Lorentz乘积函数对仪器轮廓进行拟合。相比高斯模型，该函数能够更精确地再现VIPA谱线的非对称翼部结构。

光谱仪仪器轮廓及函数拟合结果比较

首次地面探测Hα波段Si I 6560.57 Å谱线

本次观测最引人瞩目的成果，是VIPA光谱仪在Hα波段远蓝翼（6560.57 Å）成功分辨出硅的中性原子谱线Si I 6560.57 Å。该谱线长期与地球大气H₂O 6560.50 Å吸收线相混合，在地面常规光谱观测中极易被误认为水汽线，此前仅有中国“羲和号”（CHASE）卫星在空间无大气污染环境下清晰呈现。VIPA光谱仪凭借其超过29万的高光谱分辨率，成功将两条相距仅约0.07 Å的谱线彻底分离。

通过对日面中心、东 limb 和西 limb 三个位置的光谱扫描，研究团队清晰观测到Si I谱线随太阳自转产生的多普勒位移：西 limb 相对于日面中心红移约1.894 km/s，东 limb 蓝移约1.875 km/s，而地球大气水汽线位置保持不动。这一结果不仅首次在地面实现了对该弱光球谱线的明确识别，也直接验证了VIPA光谱仪在强Hα色球背景下提取微弱光球信号的能力。

Hα波段Si I线在日面不同区域谱线轮廓

展望：迈向高精度太阳光谱观测新平台

本次成功观测标志着VIPA技术在太阳高分辨率光谱学领域迈出了关键一步。VIPA光谱仪紧凑、轻量、高分辨的特性，使其不仅适合作为大型太阳望远镜的独特观测终端，更有望应用于未来空间太阳观测平台及多目标同时光谱观测。

该研究得到了国家自然科学基金委、国家重点研发计划、江苏省重点研发计划及中国科学院有关经费的资助。

论文参考：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ae6fb1。