Simulations of coronagraphy with a dynamic hologram for the direct detection of exo-planets
在以前的论文中，我们讨论了一个原始的解决方案，以提高性能的日冕仪添加，在光学方案中，自适应全息图去除大部分的残留散斑星光。在我们的模拟中，主恒星和非常近的行星（5 λ/D）之间的通量比的检测极限提高了1000倍以上（分别为1000倍）。10000），当配备有用于λ/20的波前颠簸缺陷的情况的全息图时（分别λ/100）。我们推导出，在本文中，所需的全息像素，以实现这些目标的传输精度。我们表明，可以在现有技术的基础上进行初步测试。
2010-09-22 astro-ph.IM
Concept of an achromatic stellar coronagraph and its application for detecting extrasolar planets
成像围绕其他恒星运行的行星需要阻挡主星，主星通常比行星亮8-10个数量级。这是在恒星日冕的帮助下实现的。在目前的工作中，一种新型的恒星日冕的概念，其中恒星光被阻止在准直光束的线偏振器。它是基于行星光的线偏振态和恒星光的线偏振态之间的差异旋转。这是在望远镜准直光束中的一组厚双折射晶体的帮助下实现的，其中行星光与恒星光相比传播了额外的光程。通过调整晶体的取向和厚度，可以使光程长度产生π的相位差，刚好足以将行星光的初始偏振面旋转90°，而不影响星光。理论计算，涉及由于双折射晶体的相位差在这里提出的基本配置和设计。结果表明，该设计在所有波长下都能完全相同地阻挡恒星光。利用一米级望远镜讨论了这一概念在类地太阳系外行星探测中的应用。
2022-11-26 astro-ph.IM
Direct Imaging for the Debris Disk around $ε$ Eridani with the Cool-Planet Imaging Coronagraph
CAS Key Laboratory of Planetary Sciences, Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院行星科学重点实验室，紫金山天文台）；School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）；CAS Center for Excellence in Comparative Planetology（中国科学院比较行星学卓越创新中心）
利用CPI-C模拟观测分析ε Eridani内侧尘埃盘，通过MCFOST生成合成散射光图像和光谱能量分布，比较三种不同倾角和径向范围的盘模型，展示CPI-C对尘埃盘结构的高分辨率成像能力，约束盘几何结构并揭示潜在行星-盘相互作用。
2025-09-20 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Discovering and Characterizing the Planetary Systems of Nearby Stars: The scientific need for medium aperture space coronagraph observations
通过可在今后十年内开始的中等孔径高性能日冕空间飞行任务，可在发现和确定邻近恒星的行星系统特性方面取得重大进展。它的观测将在研究从宜居带的类地行星到巨型行星和星周碎片盘方面取得重大进展，还将为设计能力更强的未来飞行任务提供信息。令人兴奋的是，这种基础的系外行星科学可以用相对适度的能力来完成。
2009-02-24 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
Quantum-optimal coronagraphy with spatial mode sorting for direct exoplanet observations
Sterrewacht Leiden（莱顿天文台）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；NASA Ames Research Center（NASA艾姆斯研究中心）
研究如何计算现实观测场景下最优消零模式，利用量子信息理论工具数值计算，给出测量已知信号行星的最优模式及多行星位置权衡，还给出三种科学案例的日冕仪设计。
2026-07-02 astro-ph.EP astro-ph.IM
Developing post-coronagraphic, high-resolution spectroscopy for terrestrial planet characterization on ELTs
光谱观测对于确定系外行星大气的组成、结构和表面重力极其重要。行星本身的高分辨率光谱学只被证明了几次。通过使用先进的高对比度成像仪，在恒星光首先被先进的日冕仪抑制后，有可能对可成像的系外行星进行高分辨率光谱分析。由于行星在焦平面上是空间分离的，因此可以使用单模光纤来单独收集来自行星的光，从而将光子噪声降低几个数量级。此外，应用于已知存在系外行星的位置的散斑控制可以用于进一步优先拒绝来自光纤的恒星通量。在本文中，我们将提出的计划进行高分辨率光谱研究的这种性质的结合SCExAO和IRD在H波段的斯巴鲁望远镜。这种技术对于ELT和未来空间任务上的类地行星定性至关重要。
2017-12-22 astro-ph.IM
Automated Alignment and On-Sky Performance of the Gemini Planet Imager Coronagraph
双子座行星成像仪（GPI）是下一代设施仪器，目前正在双子座南天文台投入使用。GPI结合了一个极端的自适应光学系统和积分场摄谱仪（IFS）与变迹光瞳Lyot日冕仪（APLC），产生了前所未有的直接成像和光谱表征太阳系外行星的能力。GPI的$10^{-7}$对比度的操作目标要求日冕仪的各种元件（两个光瞳掩模和一个焦平面掩模）之间非常精确的对准，并对整个仪器的光束路径进行主动控制。在这里，我们描述了用于自动对齐GPI并在整个科学观察过程中保持对齐的技术。我们讨论的特殊挑战，保持精确的对齐卡塞格伦安装的仪器和策略，我们已经开发，使GPI实现高对比度，即使在恶劣的条件下看到。
2014-07-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
A Roman Coronagraph Spectroscopic Mode Demonstration
University of Texas-San Antonio（德克萨斯大学圣安东尼奥分校）；Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan（昴望远镜，日本国立天文台）；University of California-Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；University of Michigan（密歇根大学）；NASA Goddard Spaceflight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）
罗马冠状仪通过730纳米光谱观测测试行星特征化能力，评估噪声影响及尘埃盘污染下的光谱提取能力。
2026-01-30 astro-ph.EP astro-ph.IM
Spectroscopic Coronagraphy for Planetary Radial Velocimetry of Exoplanets
我们提出了应用日冕照相技术的光谱直接探测系外行星通过多普勒频移的行星分子线。即使对于一个未解决的近距离行星系，我们表明，一个可见的零和极端的自适应光学系统的组合，可以减少主恒星的光子噪声和增加的总信噪比（S/N）的分子吸收的系外行星大气：它的工作原理作为一个光谱日冕。假设一个30米的望远镜，我们证明了这些高对比度的仪器附近的近距离行星，模仿55 Cnc b（$0.6 λ/D$的角间距在K波段）的好处。我们发现，倾斜误差是最关键的因素，然而，低阶散斑也有助于噪声。假设对未来波前控制技术的估计相对保守，光谱日冕仪可以将对比度增加到$ \sim 50-130 $倍，并且使我们能够获得比没有它的暖彗星和海王星大10 pc的$\sim 3-6 $倍的S/N。如果倾斜误差可以减少到$\lesssim 0.3$ mas（rms），它获得了$\sim 10-30$倍的S/N，使我们能够用一个非常大的望远镜来探测温暖的超级地球。本文阐述了光谱日冕照相术的概念，为未来的光谱直接探测。进一步研究日冕仪和倾斜传感器的选择将使光谱直接探测的应用范围超出光子收集区的限制。
2014-05-17 astro-ph.EP astro-ph.IM
Spectroscopic fourth-order coronagraph for the characterization of terrestrial planets at small angular separations from host stars
我们提出了一种新的方法，用于高对比度成像的衍射极限使用分段望远镜在一个适度的观察带宽。这个概念，命名为“光谱四阶日冕照相术”，是基于一个四阶日冕与焦平面掩模，沿一个方向调制的艾里盘的复振幅。虽然日冕仪应用复振幅掩模可以实现任何瞳孔的理论极限性能，但焦平面掩模严重限制了带宽。在这里，聚焦于焦平面掩模沿一个方向调制复振幅的事实，我们注意到掩模可以针对摄谱仪产生的每个光谱元素进行优化。我们将四阶日冕仪与两台摄谱仪相结合，在焦平面上产生恒星光谱，并在Lyot光阑上重建白色瞳孔。基于对Offner型成像光谱仪光学设计的波前分析，我们发现，对于LUVOIR望远镜的入射光瞳，在650 - 750 nm波长范围内，在1.2 - 1.5倍衍射极限处，该概念可实现的对比度为10^{-10}。因此，这个日冕的概念不仅可以在20 - 30秒差距以上的G-和K-型恒星周围，而且可以在非常接近的M-型恒星周围带来新的宜居行星候选者。这种方法有可能促进未来轴上和离轴分段大型望远镜对附近类地行星大气层的表征。
2020-12-08 astro-ph.EP astro-ph.IM
GPI 2.0: Optical Designs for the Upgrade of the Gemini Planet Imager Coronagraphic system
双子座行星成像仪（GPI）是一个积分场摄谱仪（IFS）和日冕仪，是少数几个最适合对亚恒星伴星进行高对比度直接成像的当代仪器之一。该仪器正在升级，并从目前安装在智利Cerro Pachon的双子座南天文台移至莫纳克亚山上的双子座北天文台（俗称“GPI 2.0”）。我们提出的设计，已经开发的GPI 2.0的一部分，涉及到升级的GPI日冕系统的各种光学组件。更具体地说，我们提出了切趾器和Lyot光阑（LS）的新设计，这些设计在暗区的内部工作角处实现了更好的原始对比度，并提高了核心吞吐量，同时保持了对LS未对准的类似水平的鲁棒性。为了生成这些升级的设计，我们使用我们自己的公开可用的软件包，称为APLC-Optimization，该软件包将商业线性求解器（Guideline）与高对比度成像模拟包（HCIPy）相结合，以便通过切趾相位lyot日冕仪（APLC）的模拟模型迭代地传播光，从而优化最佳的日冕仪性能指标。这些设计最近已经由一家商业制造商完成了平版印刷，并将在2023年GPI 2.0升空时投入使用。
2022-09-26 astro-ph.IM
The HIP 54515 b Superjovian Planet as an Early, Critical Look at the Roman Coronagraph's Performance in the Faint Target Star, Small IWA Limit
通过测试HIP 54515 b的成像性能，评估罗马冠星仪在暗目标和小IWA限制下的表现及热环境对对比度的影响。
2025-12-12 astro-ph.EP astro-ph.IM
Direct Detection of Planets Orbiting Large Angular Diameter Stars: Sensitivity of an Internally-Occulting Space-Based Coronagraph
大角直径恒星的高对比度成像观测使互补的科学问题得到解决相比，拟议的任务，如类地行星发现者日冕，新世界的观察者，和其他人的基线目标。然而，这样的目标提出了一个实际的问题，有限的恒星尺寸导致不必要的星光到达探测器，这降低了对比度。在本文中，我们量化的敏感性，在对比度方面，内部掩星，基于空间的日冕作为恒星角直径的函数，从未解决的矮星到最大的演化恒星。我们的计算表明，各种各样的带限图像掩模可以容纳不同的观测，以帮助最大限度地提高任务的科学回报。我们讨论了两个应用程序的基础上的结果：已经发现的行星的分光光度学研究与径向速度技术轨道演化的恒星，我们阐明的例子Pollux b，和直接检测的行星轨道我们最近的邻居，半人马座阿尔法，其主要组成部分是在主序星，但对着天空的一个可观的角度。建议对其他有前途的内部、外部和混合掩星器设计进行类似的权衡研究，以便进行比较，因为这与行星科学和相关领域的许多有趣主题有关。
2009-09-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
Imaging detection of the inner dust belt and the four exoplanets in the HR8799 system with JWST's MIRI coronagraph
利用JWST MIRI日冕仪观测HR8799系统，成功恢复四颗行星并首次空间分辨内尘埃带，测得行星半径更大、温度更低，与演化模型更吻合。
2023-10-20 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Quasi Band-Limited Coronagraph for Extended Sources
我们提出了一类分级的coronagraphic的“振幅”的图像掩模的高吞吐量的Lyot型coronagraphic传输光从一个环形区域周围的扩展源和抑制光，具有极高的比率，从其他地方。该区域的内半径与其外半径相当。面罩的设计灵感来自于M.J. Kuchner和W.A. Traub（“带限”掩模）和D. Slepian的最佳切趾方法。我们的掩模的一个潜在应用是在太阳引力透镜的帮助下对系外行星进行直接高分辨率成像，其中行星的“爱因斯坦环”图像的表观半径为弧秒量级，与太阳和日冕的表观半径相当。关键词：日冕测量，最佳限带，系外行星，太阳引力透镜
2021-02-28 astro-ph.EP astro-ph.IM gr-qc
Unveiling habitable planets: Toy coronagraph tackles the exozodiacal dust challenge
针对系外黄道尘埃遮蔽宜居带类地系外行星成像信号的问题，研究人员开发出Python包Toy Coronagraph，可量化尘埃影响、生成相关指标与可视化结果，助力宜居行星搜寻及望远镜任务优化。
2024-09-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
Band-Limited Coronagraphs using a Halftone-dot process: design guidelines, manufacturing, and laboratory results
未来42米欧洲超大望远镜的系外行星成像相机和光谱仪（EPICS）将能够直接成像，并在红外线中为年轻和年老的彗星质量行星提供光谱。为了达到所需的对比度，几个日冕照相概念-以消除星光-正在研究中：传统的瞳孔变迹（CPA），变迹瞳孔Lyot日冕照相（APLC），双区日冕照相（DZC），四象限相位掩模（Four-quadrants Phase mask，Four-quadrants PM），多级Four-quadrants PM，环形槽相位掩模（AGPM），高阶光学涡旋（OVC）和带限日冕照相（BLC）。最近的实验表明，半色调点的过程-即微点技术-的兴趣，以产生足够的传输配置文件的CPA，APLC和DZC概念的瞳孔切趾。在这里，我们研究使用这种技术来生产带限焦平面掩模，并提出了设计准则。此外，我们提出了第一个近红外实验室的结果与BLC确认微粒的方法作为一个合适的技术，地面观测。
2009-10-07 astro-ph.IM
A high-contrast coronagraph for earth-like exoplanet direct imaging: design and test
高对比度日冕仪在可见光下直接成像类地系外行星需要10^（-10）的对比度，在4 λ/D或更小的角间距下。高对比度成像日冕仪的测试是基于我们的阶跃透射变迹滤波器。为了实现这一目标，我们使用一个液晶阵列（LCA）作为相位校正器，以创建一个基于我们专用的焦暗算法的黑洞。我们已经将星点图像附近的衍射和斑点噪声抑制到4 λ/D时的1.68 × 10^（-9）水平，这可以立即用于直接成像类木星系外行星。这表明，高对比度日冕望远镜在太空中具有探测和表征类地行星的潜力。
2014-06-11 astro-ph.IM
New concepts for calibrating non-common path aberrations in adaptive optics and coronagraph systems
非共路像差（NCPA）是自适应光学（AO）系统中的一个重要问题，它会在波前传感器（WFS）测量的波前和传输到科学探测器的真实波前之间引入偏差。当AO系统耦合到用于发现和表征太阳系外行星的日冕仪时，情况尤其如此，因为有用的行星信号可能会与NCPA产生的残留斑点相混淆。因此，补偿这些误差是最重要的，并且已经是一些理论研究和天空实验验证的范围。该通信提出了一个伪干涉仪安排的概念光学设计，适合于精确的NCPA校准，基于两个WFS实时合作。这一概念适用于经典成像和光谱学辅助AO，以及高对比度日冕仪寻找可居住的太阳系外行星。实际方面进行了讨论，如选择WFS和电晕类型，或对额外的硬件组件的具体要求，例如二向色分束器
2019-09-11 astro-ph.IM physics.optics
Performance Calibration of the Wavefront Sensor's EMCCD Detector for the Cool Planets Imaging Coronagraph Aboard CSST
本研究通过多阶段筛选协议优化EMCCD探测器，确保其在高对比度系外行星成像中的高分辨率和低噪声性能。
2025-11-25 astro-ph.IM
Fourth-order Coronagraph for High-Contrast Imaging of Exoplanets with Off-axis Segmented Telescopes
我们提出了一个离轴分段望远镜，这是足够不敏感的望远镜指向误差和有限的主恒星的角直径，使潜在的宜居行星的高对比度成像的四阶零日冕系统。日冕照相系统的内工作角接近于$1λ/D$，没有外极限。提出的日冕照相系统是由一个新的焦平面掩模和一个优化的Lyot停止与二阶零。这种新的焦平面掩模是带限掩模的一种扩展。我们构造了一个四阶零的日冕系统，通过将两个新的日冕系统连续地放置成彼此正交。所提出的系统仅限于窄带使用。解析地推导了日冕系统的特性，包括：（1）由于有限的恒星直径和望远镜指向抖动引起的恒星光泄漏;（2）峰值吞吐量。基于这些解析表达式，我们实现了该日冕照相系统的性能模拟，考虑0.75 $\mathrmμ$ m的单色光和离轴主镜直径为8.5 m。结果表明，由于掩模的工作区域较宽，在望远镜指向抖动小于$0.01λ/D\approx240$ as的条件下，可以探测到绕K矮星和G矮星运行的类地行星。拟议的日冕系统是有希望的潜在的可居住的行星与未来的空间离轴六边形分段望远镜检测。
2020-03-18 astro-ph.EP astro-ph.IM
High-Contrast Coronagraphy
本文综述了高对比度日冕仪成像类地行星的科学需求、工作原理及关键技术，指出结合主动波前控制、焦平面传感和偏振抑制可在不同望远镜平台上实现$10^{-7}$至$10^{-10}$对比度。
2025-06-03 astro-ph.IM
A Coronagraph with a Sub-$λ/D$ IWA and a Moderate Spectral Bandwidth
未来的高对比度成像光谱学与一个大的分段望远镜将能够检测大气分子的类地行星周围的G或K型主序星。增加目标行星的数量将需要一个具有小内工作角（IWA）的日冕，如果我们增强各种可检测的大气分子，则需要宽光谱带宽。为了满足这些要求，在本文中，我们提出了一个日冕系统，提供了一个IWA小于1 $λ_0 / D$在一个中等波长带，其中$λ_0$是设计中心波长和$D$表示的矩形孔径的全宽包括在望远镜孔径。性能仿真表明，在650--750 nm波长范围内，该系统在1 $λ_0 / D$时，对比度接近于低于$10^{-10}$。此外，该系统在$\sim$ 0.7- 1.4 $λ_0 / D$的输入分离角下具有10%的核心吞吐量$\geq$;为了减少望远镜时间，我们需要通过其他观测方法获得关于目标轨道的先验信息，其精度高于视场宽度。对于包括倾斜像差的某些类型的像差，所提出的系统具有比曾经提出的具有大约$1λ_0/D$的IWA的日冕仪小的灵敏度。在未来的类地行星观测中，建议的日冕系统可能会作为一个辅助日冕系统，致力于实现一个非常小的IWA。
2022-04-07 astro-ph.EP astro-ph.IM
Observing Exoplanets with High-Dispersion Coronagraphy. II. Demonstration of an Active Single-Mode Fiber Injection Unit
高色散日冕照相术（HDC）将高对比度成像技术（例如自适应光学/波前控制加上日冕照相术）与高光谱分辨率光谱学最佳地结合。HDC是全面表征从巨型气态行星到类地行星的广泛质量的系外行星大气的关键途径。除了确定系外行星大气的分子组成外，HDC还可以对大气的不均匀性（温度，云，风）进行多普勒测绘，以及精确测量系外行星的旋转速度。在这里，我们展示了一个创新的概念，将直接成像的行星光注入单模光纤，将高对比度自适应校正的日冕仪连接到高分辨率光谱仪（衍射限制或不限制）。我们的实验室演示包括三个关键的里程碑：接近理论的注入效率，准确的指向和跟踪，光纤相干调制和散斑归零的虚假星光信号耦合到光纤。使用单模光纤的极端模式选择性，我们还证明了散斑抑制增益，优于传统的基于图像的散斑归零至少两个数量级。
2017-03-02 astro-ph.EP astro-ph.IM
Dark Hole Maintenance and A Posteriori Intensity Estimation in the Presence of Speckle Drift in a High-Contrast Space Coronagraph
通过日冕照相术进行的直接系外行星成像需要在黑洞中保持长时间的高对比度。在这段时间内缓慢变化的波前误差会累积并导致恒星的点扩散函数（PSF）中的系统误差，这限制了行星可实现的信噪比。在本文中，我们表明，估计的散斑漂移可以通过在黑洞中的强度测量与抖动的变形镜，以增加相位多样性。提出了一种基于扩展卡尔曼滤波和电场共轭的方案，用于在积分阶段保持黑洞。对于后处理阶段，提出了一种后验方法来估计PSF漂移过程的实现和与散斑不相干的行星光的强度。
2019-02-05 astro-ph.IM
Apodized pupil Lyot coronagraphs for arbitrary apertures. V. Hybrid Shaped Pupil designs for imaging Earth-like planets with future space observatories
我们介绍了一类新的解决方案，变迹光瞳Lyot日冕仪（APLC）与分段孔径望远镜，以消除宽带衍射光从恒星的对比度水平为$10^{10}$。这些新的日冕仪提供了关键的进步，可以在未来的大型太空任务中对地球双胞胎进行直接成像和光谱分析。基于成形光瞳（SP）切趾优化，我们的方法使系统的二维优化，以解决任何孔径功能，如中央障碍，支持结构或段间隙。我们用一个设计来说明这种技术，对于一个12 m的分段望远镜，在中心波长为$λ_0=$ 500 nm的10%带通上，可以达到34 mas的$10^{10}$对比度水平。这些设计可以特别针对分辨恒星的存在进行优化，在我们的例子中，恒星的角尺寸高达1.1\，mas。这将允许探测位于4.41，pc以外的类太阳恒星附近，因此完全消除了这种担忧。如果具有类地行星的恒星比例为$η_{\Earth}=0.1$，吞吐量为18%，假设一个完美的稳定波前，仅考虑光子噪声，在为期五年的任务期间，利用这种设计和一台12 m的太空望远镜可以在附近恒星周围探测到12.5个系外地球候选者，其中两年专门用于系外地球探测（一年的曝光时间和另一年的开销）。我们新的混合APLC/SP解决方案代表了基于现有掩模技术并与分段孔径兼容的日冕的第一个数值解，并且可以提供与探测和研究附近恒星周围的类地行星兼容的对比度。它们代表着朝着在未来大型空间飞行任务中实现这些科学目标迈出的重要一步。
2016-01-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
Coronagraphy for DiRect Imaging of Exoplanets (CIDRE) testbed 1: concept, optical set up, and experimental results of adaptive amplitude apodization
即将到来的系外行星光谱成像仪，如用于超大望远镜（ELT）的行星相机和光谱仪（PCS），将瞄准一类新的系外行星，包括围绕M矮星演化的类地行星，即，比0.1“更接近，对比度约为10^-8。这可以用日冕仪来调制波前来实现。经典的日冕仪并不是最佳的：1）它们造成行星光子损失，这在仪器包括高光谱分辨率摄谱仪时特别成问题，2）一些像差（诸如ELT的缺失段）是动态的并且与静态日冕仪设计不兼容，3）将系外行星图像与用于光谱学的光纤耦合只需要在探测器的小区域上控制电场。这种仪器将受益于自适应工具，以在振幅和相位上调制波前。我们提出在光瞳平面中组合用于控制相位的可变形反射镜（DM）和数字微反射镜器件（DMD），由1920*1080微镜组成的阵列，能够在两个位置之间切换，以控制其幅度。如果DM在本领域中已经是公知的，特别是对于自适应光学应用，则DMD迄今尚未被充分考虑。在IPAG，我们目前正在组装一个名为CIDRE（用于系外行星定向成像的日冕仪）的测试平台，以开发，测试，校准和验证这两个组件与Lyot日冕仪的组合。自2022年3月以来，CIDRE已组装完成，尽管尚未安装Lyot coronagenum。最初的几个月一直致力于DMD的校准。自2022年5月起，它开始运行并用于测试动态振幅变迹冠状图（所谓的塑形瞳孔）。本文介绍了CIDRE实验台的建立和DMD获得的自适应形状瞳孔的第一个实验结果。
2022-09-13 astro-ph.IM
Simulating the WFIRST coronagraph Integral Field Spectrograph
直接成像技术的一个主要目标是以极高的对比度对其他恒星周围行星的大气进行光谱表征。为了实现这一目标，日冕测量仪器倾向于使用积分场摄谱仪（IFS）作为科学相机，以一次性分散整个搜索区域并获得每个位置的光谱，因为行星的位置事先并不知道。这些摄谱仪可以有效地防止斑点和背景物体造成的混淆，也可以帮助日冕观测的斑点减除和波前控制阶段。我们提出了一个软件包，日冕和快速成像光谱仪在Python（脆）模拟的IFS的WFIRST日冕仪（CGI）。该软件使用空间和光谱分辨的日冕焦平面立方体传播输入科学立方体，将其转换为IFS检测器地图，并最终将空间光谱输入场景重建为3D数据立方体。模拟IFS立方体可用于测试数据提取技术，改进灵敏度分析，并进行飞行CGI-IFS仪器的设计权衡研究。crispy是一个公开可用的Python包，可以适应其他IFS设计。
2017-09-28 astro-ph.IM
Vortex coronagraphs for the Habitable Exoplanet Imaging Mission (HabEx) concept: theoretical performance and telescope requirements
可居住系外行星成像任务（HabEx）的概念需要一个光学日冕，提供在宽光谱带宽，高吞吐量的点源在小角度分离，并随时间变化，低阶像差不敏感的深星光抑制。涡旋日冕仪是一种很有前途的解决方案，在离轴的单片望远镜上表现最佳，也可以设计用于性能损失较小的分段望远镜。我们描述了离轴望远镜上的涡旋日冕仪的主要优点：1）由于像差引起的不必要的衍射在几个低阶Zernike模式中被被动地拒绝，放松了对成像类地行星的波前稳定性要求，从<10 to >100 pm rms。2)角直径>0.1 $λ/D$的恒星可能被充分抑制。3)行星的绝对吞吐量大于10%，即使对于不利的望远镜架构。4)宽带解决方案（$Δλ/λ>0.1$）可用于单片和分段孔径。后者利用上游光瞳平面中的灰度变迹器来提供对来自望远镜光瞳中的振幅不连续性的衍射光的抑制，而不会在可变形反射镜上引起额外的行程。我们设置波前稳定性要求的望远镜，恒星的辐照度阈值设置在3 $\pm$ 0.5 $λ/D$从恒星的角间距的基础上，并讨论如何通过交易的鲁棒性，行星吞吐量的像差，一些要求可能会放宽。
2018-03-11 astro-ph.IM
Status and performance of the THD2 bench in multi-deformable mirror configuration
由于间接技术，系外行星系统的结构在1天文单位内相对较为人所知，这些技术允许表征数千颗系外行星的轨道，质量和有时半径。下一步是长期描述系外行星大气的特征，这需要直接成像能力。虽然使用SPHERE/VLT，GPI/Gemini，SCExAO/Subaru等专用仪器以及JWST上的日冕照相功能可以对少数年轻的巨行星进行表征，但成熟巨行星和低质量行星（海王星类，超级地球）的光谱研究需要实现更好的日冕照相性能。虽然WFIRST-AFTA上的天基日冕仪可能会以低光谱分辨率开始这项研究，但需要大型空间望远镜和ELT上的专门项目才能对这些暗淡的行星进行更全面的光谱研究。为了准备这些未来的仪器，我们开发了一个名为THD的高对比度成像平台，然后是THD 2，用于使用多DM配置的升级版本。THD 2平台旨在测试和比较日冕仪以及焦平面波前传感器和波前控制技术。它可以模拟太空望远镜提供的光束，不久将成为地面望远镜后自适应光学的第一级。在这篇文章中，我们详细介绍了THD 2的工作台，并给出了一个最近的比较研究的结果，几个电晕THD 2的色彩行为。
2018-01-19 astro-ph.IM
Observing Exoplanets with High Dispersion Coronagraphy. I. The scientific potential of current and next-generation large ground and space telescopes
由于系外行星与其宿主恒星之间的角距很小，对比度很高，因此对系外行星进行直接成像是一项艰巨的技术挑战。高色散日冕照相术（HDC）是一种对宜居带中的类地行星实现前所未有的灵敏度的途径。在这里，我们提出了一个框架来模拟HDC观测和数据分析。这些模拟的目标是对各种仪器配置、目标类型和科学案例的原始星光抑制和光谱分辨率之间的权衡进行详细分析。我们预测了凯克天文台的HDC仪器在近红外波段表征直接成像的气体巨行星的性能。我们还模拟了HDC观测的类地行星使用下一代地基（TMT）和空间基地望远镜（HabEx和LUVOIR）。我们的结论是，地面ELT更适合HDC的观测类地行星比未来的空间任务，由于收集面积的相当大的差异。对于地面望远镜，HDC观测可以在10 $^{-4}$星光抑制水平下在M矮星周围的宜居带探测到一颗类地行星。与10个$^{-7}$行星/恒星对比度相比，HDC将星光抑制要求放宽了10个$^3$。对于天基望远镜，探测器噪声将是光谱分辨率高于10 $^4$的主要限制。考虑到探测器噪声和斑点色噪声，R=400（1600）是HabEx（LUVOIR）的最佳光谱分辨率。对于HabEx（LUVOIR），探测行星/恒星对比度= $6.1\times10^{-11}$的行星的相应星光抑制要求放宽了10（100）倍。
2017-03-29 astro-ph.EP astro-ph.IM
Estimating low-order aberrations through a Lyot coronagraph with a Zernike wavefront sensor for exoplanet imaging
对系外地球进行成像是一项令人兴奋但具有挑战性的任务，因为这些行星与其主星之间的对比度为10^-10，距离小于100质量。大型分段孔径太空望远镜能够实现观测大量行星所需的灵敏度。结合日冕仪与波前控制，他们提出了一个有前途的途径，以产生一个高对比度的区域，在图像中观察到的恒星。另一个关键方面是望远镜指向，聚焦和望远镜主镜部分的共相位所需的稳定性，以便对岩石行星进行数小时至数天的长时间曝光观测。这些波前误差应该稳定到几十皮米RMS，需要在观测序列期间对这些误差进行永久主动校正。为了校准这些指向误差和其他关键的低阶像差，我们提出了一个波前传感路径的基础上Zernike相衬方法来分析的星光被过滤出的日冕在望远镜焦点。在这项工作中，我们提出了分析检索的传入的低阶像差的星光光束，过滤出的切趾光瞳Lyot Coronaglium，一个领先的coronaglium类型的星光抑制。我们实现这种方法的数值主动控制这些像差，并提出了一个应用程序与我们的第一个实验结果的高对比度成像仪的复杂孔径望远镜（HiCAT）的测试平台，STScI测试平台与未来的大型空间天文台，如LUVOIR和HabEx，两个美国宇航局的旗舰任务概念地球孪生观测。
2020-12-15 astro-ph.IM
The Single-mode Complex Amplitude Refinement (SCAR) coronagraph: I. Concept, theory and design
在附近恒星Proxima Centauri周围发现一颗地球质量的系外行星，为在太阳系外行星上寻找生命提供了一个主要目标。这些行星的大气特征已经被提出，通过用恒星日冕仪阻挡星光，并使用高分辨率摄谱仪搜索从行星反射的星光。由于比邻星b和它的主星（分别是$\lesssim10^{-7}$和$\lesssim2.2λ/D$; 8米级望远镜在750 nm处）之间的大通量比和小角距，日冕需要在低的内部工作角下有高的星光抑制。我们的目标是找到一个集成的日冕积分场摄谱仪的全局最优。我们提出了单模复振幅细化（SCAR）日冕，使用微透镜馈单模光纤阵列在焦平面下游的光瞳平面相位板。单模光纤的模式过滤特性允许光纤上的星光归零。光瞳平面中的相位图案被专门设计为利用该模式过滤能力。光纤上的二阶零点扩展了光谱带宽并降低了日冕仪的倾斜灵敏度。SCAR日冕仪具有低的内部工作角（$\sim1λ/D$），使用良好的自适应光学系统，围绕恒星的6根光纤的对比度为$<3\times10^{-5}$。它可以在宽频谱带宽（$\sim20\%$）上工作，并提供高吞吐量（包括光纤注入损耗的$>50\%$）。此外，它对倾斜误差（$\sim0.1λ/D$ rms）具有鲁棒性。我们提出了一个通畅和VLT样瞳孔的SCAR设计。SCAR日冕仪是利用当前高分辨率成像仪器探测和表征邻近恒星周围系外行星的一个有希望的候选者。
2018-03-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
CPI-C: Cool Planet Imaging Coronagraph on Chinese Space Station Survey Telescope
Nanjing Institute of Astronomical Optics \& Technology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210042, China；CAS Key Laboratory of Astronomical Optics \& Technology, Nanjing Institute of Astronomical Optics \& Technology, Nanjing 210042,China Received 20xx month day
CPI-C旨在通过高对比度直接成像探测邻近太阳型恒星周围的冷却行星，利用步传输声学技术抑制衍射噪声，实现对系外行星的光谱分析，为行星形成与演化研究提供关键数据。
2026-04-29 astro-ph.EP astro-ph.IM
An H-band Vector Vortex Coronagraph for the Subaru Coronagraphic Extreme-Adaptive Optics System
矢量涡旋是最近在8米斯巴鲁望远镜上委托的斯巴鲁日冕极限-自适应光学（SCExAO）平台的日冕成像模式。这种多用途高对比度可见光和近红外（R至K波段）仪器不仅打算作为北半球的甚大望远镜级“行星成像仪”，而且还打算作为ELTS时代之前的技术演示试验台，特别强调小内工作角日冕照相能力。小IWA成像的优先考虑导致早期的设计选择，包括焦平面相位掩模日冕仪。在这方面，测试H波段矢量涡旋液晶聚合物波片提供给SCExAO，允许一对一的比较不同的小IWA技术在同一望远镜仪器，然后再考虑进一步的步骤。在这里，我们详细介绍了矢量涡旋日冕仪的概况，从它在SCExAO光学工作台上的安装和性能，到2016年底/2017年初极端AO状态下的天空结果。为此，我们还提供了一些最近的天空成像的例子，特别是高对比度的ADI检测的行星质量的同伴κ仙女座b，信噪比超过100达到在不到10 mn的曝光时间。
2017-12-06 astro-ph.IM physics.ins-det
Atmospheric characterization of cold exoplanets using a 1.5-m coronagraphic space telescope
上下文高对比度成像是目前研究长周期轨道系外行星的化学和成分特性的唯一可用技术。SPICES项目是一个日冕空间望远镜，致力于在可见光波段对气态和冰态巨行星以及超级地球进行分光偏振分析。到目前为止，对高对比度成像仪器的研究主要集中在技术可行性上，因为在短距离（200质量左右）下拍摄寒冷的系外行星需要具有挑战性的行星/恒星通量比10-8-10-10。然而，对行星大气/表面特性的分析在很大程度上仍未得到探索。目标。本文的目的是确定哪些行星属性SPICES或等效的直接成像任务可以测量，考虑现实的反射行星光谱和仪器的限制。方法.我们使用SPICES仪器概念和理论行星光谱的数值模拟来进行这项性能研究。结果我们发现，主要的行星性质（分子的识别，金属丰度的影响，云的存在和表面类型）的表征将需要至少30的中值信噪比。在太阳型恒星\leq 10 pc的情况下，SPICES将能够分别研究~5和~2 AU的彗星和海王星。它还将分析半径为2.5 RE的超级地球在1 AU的云和表面覆盖。最后，我们确定了几种恒星类型的行星分离，半径和距离方面的潜在目标。对于太阳的模拟，我们表明，SPICES可以表征小到0.5木星半径的彗星（M \geq 30 ME）在~2 AU到10 pc，和超级地球在1-2 AU的少数恒星存在于4-5 pc。SPICES可能会对围绕α Cen A和B的假设地球大小的行星进行分析。
2012-03-13 astro-ph.EP astro-ph.IM
Wide-Spectral-Band Nuller Insensitive to Finite Stellar Angular Diameter with a One-Dimensional Diffraction-Limited Coronagraph
本研究提出一种对恒星角直径不敏感的宽光谱带消零方法，通过在1DDLC中加入Lyot平面相位掩模光纤消零器，在衍射极限附近保持约11%行星吞吐量并实现高原始对比度。
2024-03-25 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.ins-det
Search for cool extrasolar giant planets combining coronagraphy, spectral and angular differential imaging
光谱差分成像（SDI）是当前和正在进行的地面望远镜高对比度成像仪器观测策略的一部分。尽管SDI提高了对星光的抑制，但它衰减了离轴伴星的信号，就像角微分成像（ADI）一样。然而，由于SDI的衰减具有依赖于同伴的光谱特性的特性。到目前为止，还没有研究调查这些影响。我们的团队正在解决这个问题的基础上，从16颗恒星的直接成像调查相结合的相位掩模日冕，SDI和ADI模式的VLT/NaCo。巡天的目标是寻找冷（Teff<1000-1300 K）的巨行星，距离为5-10 AU，围绕年轻的附近恒星（<2亿年，<25 pc）运行。数据分析未产生任何检测结果。至于估计的SDI处理的图像的灵敏度限制，我们表明，它需要一个不同的分析比使用基于ADI的调查。基于一种利用演化模型的通量预测和避免对比度估计的方法，我们直接确定了ADI单独处理和SDI和ADI组合处理的调查的质量灵敏度限值。我们表明，SDI并没有系统地提高灵敏度，由于点源的光谱特性和自减。
2014-04-06 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Analytical Performance Model and Error Budget for the Roman Coronagraph Instrument
本文介绍 Roman 空间望远镜 CGI 的系统工程方法，提出基于分析模型的性能评估与误差预算，以支持高对比度日冕仪的多误差权衡和性能追踪。
2023-09-14 astro-ph.EP astro-ph.IM
