太阳似乎近在咫尺，其为地球上的生命提供着成长和茂盛的能源。然而，人类对太阳内部的了解十分有限。研究太阳的科研人员希望使用位于夏威夷的DKIST全新太阳望远镜改变这一现状。位于弗莱堡的KIS（原Kiepenheuer太阳物理研究所，现为莱布尼茨太阳物理研究所）为该望远镜研制了一款可见光可调滤光器。滤光系统的调整由海德汉高达1 nm精度的直线光栅尺控制。

细节首次展现

目前研究太阳的能力十分有限。以前，人们只能观察到太阳累积的变化，研究太阳的科研人员无法看到细节。位于夏威夷的DKIST可改变这一状况。反光镜直径4 m，是全球最大的太阳望远镜，可高分辨率地成像太阳的表面结构，其最小尺寸可达20 km。

用一个简单的例子说明进行太阳表面成像对光学性能的苛刻要求：从地球观察太阳20 km的表面结构相当于在40 km外阅读一张报纸。研究太阳的科研人员用DKIST望远镜从法国加来可以阅读位于英吉利海峡对岸的英国多佛港报亭处的Klartext杂志。

图 各边的直线光栅尺：由六个海德汉直线光栅尺环绕在滤光器的玻璃板周围

VTF分析阳光

KIS研制可见光可调滤光器（VTF），将用于分析由太阳表面辐射的超高分辨率和超窄波长的光带。因此，科研人员可收集太阳表面等离子体温度、压比、磁场强度和等离子体运动等信息，以及磁场变化数据。

VTF的设计原理十分简单。将太阳光导入到空气狭缝中，空气狭缝的两边是半透明的镀膜玻璃板。光线在空气狭缝中反复进行反射，反射光产生干涉，因此可滤除部分波长的光。被滤除的特定光谱范围取决于空气狭缝的宽度，即玻璃板间的距离。

精确选择光波波长需要高精度并需要保持两块玻璃板间的位置处于完全平行。但是科研人员不希望该系统只能研究一种波长，还希望研究不同波长间的变化，这也是玻璃板需要保持运动的原因。

原子级高精度

看似简单的要求需要测量系统达到极高的性能。每一步的调整中，为确保定位中重复达到要求的高精度，需要20 pm的测量步距。此外，1 h内的测量总误差不能超过100 pm。该量级的尺寸相当于原子直径，120 pm通常是氢原子的尺寸。

KIS的工学硕士Clemens Halbgewachs确定地说：“整个系统的难点在于距离测量。”他还解释说，他们最初确定只用3个直线光栅尺确定上端玻璃板的位置。但精度完全无法达到要求。因此，他们做了调查并找到原因。温度仅变化0.01℃，位置偏差将影响下端玻璃板的位置。现在，他们共使用6个海德汉LIP 382直线光栅尺，并配标准读数头和定制的光栅尺带。

步步接近

为VTF开发和生产特殊光栅尺带需要许多领域的能力，新改进的刻线机为满足KIS的要求提供了必要条件。同时，机床精度也需要在各方面达到极致，为此，员工必须面对前所未有的挑战。

将光栅尺安装在VTF上也需要新方法。对于这类背胶尺带，海德汉原先应用的许多粘结固定方法都不适用。尽管如此，他们成功开发出一种粘结固定工艺，用该工艺和在KIS实验室条件下，可进行固定并能满足严苛的标准要求。

KIS的VTF项目经理Michael Sigwarth博士总结道，工业企业支持科学研究非常重要，海德汉和海德汉员工在这项挑战面前的积极投入和奉献极为难得和可贵。