中文摘要：

中远红外的太阳观测具有诸多的优越性，但由于技术水平的限制，这一区域的科学机遇尚未被广泛利用。例如对于太阳磁场测量而言，因为Zeeman裂距与波长的平方成正比，使得在中远红外能获得精确的磁场测量数据。国际上所有米级以上的新一代太阳望远镜计划均将红外作为主攻方向，中国下一代大太阳望远镜CGST也提出了成为"世界上空间分辨率和磁场测量灵敏度最高的太阳红外和光学望远镜"的宏伟目标。偏振分析器是太阳磁场测量的核心部件，但迄今为止国际上还没有专门用于中远红外的偏振观测系统，甚至对其中用到的光学元器件的性能都知之甚少；此外，由于Zeeman裂距大，可见光常用的从偏振测量到磁场数据的反演算法也不能照搬，需要开展专门研究。本项目围绕上述实现中红外偏振测量所需的关键技术和方法展开，通过项目研究为我国实现中红外太阳偏振的系统观测和推动CGST项目进展积累经验、储备技术、培养人才。

结论摘要：

通过建立中红外偏振测量系统并开展天文观测，可以解决太阳磁场测量百年历史中两个瓶颈问题，即偏振测量反演到磁场过程中对太阳大气模型的依赖和横向分量测量精度远低于纵向分量问题。通过这些问题的解决，提供更精确、定量的太阳磁场观测数据，以期取得突破性的太阳物理研究成果。然而国际上中红外偏振测量的相关技术并不成熟，国内更是一片空白。本课题研究的目的是解决中红外波段高精度偏振测量相关的关键技术，突破中红外偏振测量核心部件—偏振分析器的各项关键技术；完成由偏振测量数据提取磁场、电场信息的数据反演方法研究；为我国在中红外太阳偏振测量领域抢占国际前沿、推进下一代太阳望远镜如ASO项目等积累经验、储备技术、培养人才。本课题研究完成了以下工作 1. 完成了中红外波段偏振器件调研，购置了中红外线栅起偏器件和硒化镉（CdSe）晶片样品，并进行性能参数测试。实测数据表明器件适用于高精度中红外偏振观测系统。与清华大学精密测试技术与仪器国家重点实验室合作，完成了针对特定应用波段的线栅偏振片的设计，并且拟采用光刻技术进行研制。与西华师范大学晶体研究团队合作，开展中红外CdSe波片的精密定轴、精抛、退火、镀膜等研制工艺的研究，并尝试国内生长大尺寸优质CdSe单晶，以便应对未来实测中大口径波片的需求。 2. 完成了中红外偏振及探测器性能测试系统的研制，开展了中红外波段测试方法研究。开展中红外偏振器件的性能参数测试，获得了线栅偏振片消光比透过率及CdSe晶片双折射率和位相延迟等关键参数。并利用实测参数指导零级中红外波片的加工。 3. 在前述调研与实测的基础上，结合未来太阳观测光谱分光方案，设计了中红外偏振分析器方案。利用研制的中红外偏振及探测器性能测试系统进行了测试，证明该方案切实可行。 4. 开展了太阳磁场观测的理论、反演方法等与模拟研究，为未来观测奠定了基础。为下一代大口径太阳望远镜如ASO计划等积累了经验。 5. 在上述研究的基础上，成功申请了自然科学基金委重大仪器专项用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统（AIMS）。在本项目支持下发表各类学术论文38篇，授权专利2项、软著3项；培养硕士研究生3名，博士研究生6名，博士后2名，建立了中红外研究的科研队伍。按计划完成了项目各项研究任务。