Optical Vectorial Vortex Coronagraphs using Liquid Crystal Polymers: theory, manufacturing and laboratory demonstration
在本文中，在简要回顾了矢量涡旋的理论，我们描述了我们的技术方法来产生必要的相位螺旋，并报告在实验室中获得的第一个光学矢量涡旋日冕（OVVC）的结果。为了实现几何相位斜坡，我们利用液晶聚合物（LCP），我们认为这是最有效的技术路径，以快速合成光学矢量涡旋的几乎任何拓扑电荷。利用拓扑电荷2的第一原型器件，在1.55微米的波长处获得了在3.5 l/d的角间距处1.4e-2的最大峰间衰减和3e-5的残余光水平（在该点处达到我们当前的噪声基底）。这些结果表明，使用空间变化的双折射分布，以产生一个新的家庭的coronagraphs可用于自然非偏振光的有效性，打开了一条路径，以高性能coronagraphs是消色差的，并具有低灵敏度的低阶波前像差。
2009-12-02 astro-ph.IM
Lyot-based Low Order Wavefront Sensor for Phase-mask Coronagraphs: Principle, Simulations and Laboratory Experiments
高性能的日冕照相成像的微弱结构周围的明亮的恒星在小的角间距需要精细的控制，倾斜，倾斜和其他低阶像差。当这种误差发生在日冕仪的上游时，它们会导致星光泄漏，从而降低仪器的动态范围。这个问题以前已经解决了掩星日冕仪通过感知星光之前或在日冕仪焦平面。一种这样的解决方案，日冕仪低阶波前传感器（CLOWFS）使用部分反射焦平面掩模来测量Lyot型日冕仪的指向误差。为了解决低内工作角相位掩模日冕仪中没有反射焦平面掩模的指向误差，我们采用了CLOWFS技术。这种新概念依赖于由焦平面相位掩模衍射的星光被Lyot光阑反射到传感器，该传感器可靠地测量低阶像差，例如倾斜和倾斜。这种基于Lyot的反射式波前传感器是一种线性重建器，它可以通过相位掩模日冕仪提供高灵敏度的倾斜误差测量。仿真结果表明，采用真实的后自适应光学残差，瞄准误差的测量精度约为100%。对于四象限相位掩模，λ = 1.6微米时每模10^-2 λ/D。此外，我们还在实验室中演示了四象限相位掩模在638 nm处的开环测量指向精度为10^-2 λ/D。
2014-04-29 astro-ph.IM
Band-Limited Coronagraphs using a halftone-dot process: II. Advances and laboratory results for arbitrary telescope apertures
带限电晕放电是一个近乎理想的概念，理论上可以完美地消除轴上光源的所有光线。在过去的几年里，已经在实验室中开发和测试了几个原型，现在更多的重点是开发能够有效地提供这种概念的预期高对比度水平的最佳技术。继早期的近红外演示器的发展，我们提出并讨论了第二代原型使用半色调点技术的结果。我们报告改进的精度控制的本地传输的制造的原型，这是测量到小于1%。这种先进的H波段限带设备在实验室中表现出出色的对比度水平，在24%的光谱带宽上，在比3 lambda/D更远的角间距下，对比度水平可降至10-6。这些性能优于我们以前的原型超过一个数量级，并确认了制造工艺的成熟度。当前和下一代高对比度仪器可以直接受益于这种能力。在这种情况下，我们实验研究的能力，带限电晕放电，以承受各种复杂的望远镜孔径。
2011-11-29 astro-ph.IM
Apodized Lyot Coronagraph for VLT-SPHERE: Laboratory tests and performances of a first prototype in the visible
我们提出了一些高动态范围成像的活动，周围的日冕测试台的A.A. H.菲佐（尼斯）。他们关注的研究和开发的变迹Lyot日冕物质抛射（ALC）的VLT-SPHERE仪器和实验结果，从我们的测试平台工作在可见光域。我们通过数值模拟确定了变迹滤波器的性能指标，寻找了最佳的制造工艺，给出了第一个变迹滤波器原型在可见光区的实验测试结果和ALC调零性能。测试特别关注切趾器特性（平均透射径向轮廓，全球反射率和可见光透射率），ALC调零性能与预期相比，ALC性能对其组件未对准的敏感性。
2009-01-16 astro-ph.IM
Laboratory validation of the dual-zone phase mask coronagraph in broadband light at the high-contrast imaging THD-testbed
特定的高对比度成像仪器是强制性的，以确定附近恒星周围的星周盘和系外行星的特征。日冕仪通常用于这些设施中，以拒绝观察到的恒星的衍射光，并使其星周环境的直接成像和光谱学。日冕物质抛射的一个重要特性是能够在宽带光下工作。在几种提出的日冕仪中，双区相位掩模日冕仪是一种很有前途的解决宽带光中星光抑制的方法。在本文中，我们在实验室中进行了第一次验证这一概念。首先，我们回顾了双区相位掩模电晕放电的原理。然后，我们描述了高对比度成像THD测试平台，组件的制造和质量控制程序。最后，我们研究了我们的日冕镜对低阶像差（内工作角和离焦）的敏感性，并估计了它的对比度性能。我们的实验宽带光的结果与数值模拟进行比较，以检查协议的性能预测。与制造的原型，并使用基于自相干相机的黑洞技术，我们获得对比度水平下降到$2\,10^{-8}$之间的5和17 $\,λ_0/D$在单色光（640 nm）。我们还达到了7和17 $λ_0/D$之间的$4\,10^{-8}$对比度水平在宽带（$λ_0=675$ nm，$Δλ=250$ nm和$Δλ/ λ_0 = 40$ %），这表明了出色的色彩性能的双区相位掩模电晕放电。双区相位掩模日冕仪达到的性能对于未来旨在探测和光谱表征古老或轻气态行星的高对比度成像仪器是有希望的。
2016-05-27 astro-ph.IM
Dimpled scalar vortex coronagraph laboratory demonstration
Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）
本文通过实验室测试展示了第二代标量涡旋原型，利用径向相位凹陷提高宽波段星光抑制能力，实现了接近测试床极限的对比度，验证了其在宽波段下的应用潜力。
2026-03-23 astro-ph.IM
Laboratory demonstration of the triple-grating vector vortex coronagraph
本文通过实验室测试验证了三光栅矢量涡旋日冕仪在宽光谱带宽内减少偏振泄漏的能力，在IACT和SCoOB平台上分别达到2×10^-8和6×10^-8的对比度，并分析了制造误差及其缓解方法。
2023-09-05 astro-ph.EP astro-ph.IM
Phase-Induced Amplitude Apodization on centrally obscured pupils: design and first laboratory demonstration for the Subaru Telescope pupil
高对比度日冕成像对于具有中心障碍物和厚蜘蛛叶片的望远镜来说是具有挑战性的，例如斯巴鲁望远镜。在本文中，我们提出了第一个实验室演示的高效率PIAA型coronagastrophic在这样的瞳孔，使用coronagraphic光学，这将是斯巴鲁Coronagraphic极端AO（SCExAO）系统的一部分，目前正在组装。无损光瞳变迹由一组非球面PIAA透镜执行，该非球面PIAA透镜专门设计用于去除光瞳的中心障碍物，并与蜘蛛去除板（SRP）相结合，该蜘蛛去除板（SRP）通过利用倾斜的平面平行板平移光瞳的四个部分来去除蜘蛛叶片。一个“逆PIAA”系统，位于日冕焦平面掩模后，用于消除离轴像差，并提供一个宽视场。我们的研究结果验证了SCExAO系统采用的概念，并表明斯巴鲁望远镜的光瞳可以适当地变迹为高对比度的日冕成像接近$\approx$ 1 $λ/D$的灵敏度没有损失。我们还验证了系统中的离轴像差与理论相一致，并且逆PIAA系统恢复了广泛的可用于系外行星探测和盘成像的视场。
2009-09-17 astro-ph.IM
A Family of Phase Masks For Broadband Coronagraphy Example of the Wrapped Vortex Phase Mask Theory and Laboratory demonstration
未来的仪器需要在大光谱范围内有效的日冕仪，以使宽带成像或光谱特征的系外行星1 e8比他们的恒星暗。提出了若干解决办法。光瞳变迹器可以将恒星的强度衰减1 e10倍，但它们只能传输少量的行星光。相位/振幅掩模的级联既可以衰减星光又可以透射大部分行星光，但是要对准的光学器件的数量对于仪器来说不是一个实际的解决方案。最后，矢量相位掩模可用于检测靠近明亮恒星的微弱光源，但它们需要使用高质量的圆偏振器，而对于以前的解决方案，这导致了一个复杂的仪器，需要许多光学器件来对准和稳定。我们提出了简单的日冕仪，需要一个标量相位掩模和一个二元Lyot停止只提供高传输的行星光（>50%）和高衰减的星光在一个大的光谱带通（~30%）和360度的视野。从数学的考虑，我们发现一个家庭的2D相位掩模优化的一个未遮挡的瞳孔。一个掩模是方位角包裹的涡旋相位斜坡。通过数值模拟和实验室测试，我们探讨了它的日冕性能。从数值模拟中，我们预测包裹涡可以衰减的峰值的恒星图像的因子1 e4超过29%的带通和1 e5超过18%的带通与传输超过50%的行星通量在~4 lambda/D。我们在实验室中证实了这些预测在可见光550 nm和870 nm之间。我们还获得了实验室黑洞的图像，其中系外行星的流量是3e-8倍的主机恒星流量可以检测到在3sigma。利用蚀刻连续2D功能的新技术，可以很容易地制造新型掩模，为宽带冠状照相术开辟新的可能性。
2020-01-16 astro-ph.IM
Comparative laboratory study of electric field conjugation algorithms
本研究在相同实验室条件下比较了三种电场共轭波前控制算法与矢量及标量涡旋日冕仪结合的性能，发现无模型方法宽带对比度相当但校准成本较高，并首次实现多子带校正。
2024-07-29 astro-ph.IM
Design and experimental test of an optical vortex coronagraph
光学涡旋日冕仪（OVC）具有内工作角小、通量高等优点，是直接成像系外行星的有效手段之一。本文介绍了基于液晶聚合物（LCP）的OVC的设计和实验室演示性能。与商业供应商合作生产了两种LCP。OVC在实验室测试中具有良好的性能，在3λ/D的角距离上可以获得10^-6量级的对比度，与极端自适应光学相结合，可以对年轻阶段的巨系外行星进行成像。
2017-03-19 astro-ph.IM
XAO-assisted coronagraphy with SHARK NIR: from simulations to laboratory tests
几个专用于探测和表征系外行星的极端自适应光学（XAO）系统目前正在8-10米级望远镜上运行。日冕仪通常用于这些设施中，以拒绝观察到的恒星的衍射光，并使其星周环境的直接成像和光谱学成为可能。SHARK-NIR是一种将在大型双目望远镜（LBT）上使用的日冕照相机。经过广泛的模拟活动，SHARK-NIR团队选择了一套在仪器中实施的日冕技术，以满足科学要求。总之，高斯Lyot日冕仪是服务于所有需要场稳定和适度对比度的科学案例的选择。在光瞳稳定模式下搜寻系外行星的观测可以利用三个成形光瞳掩模（SPC）和一个四象限相位掩模（Four-Quadrant Phase Mask）日冕仪。SPC的设计是为了在靠近恒星的小视场内实现高对比度，并且对图像和瞳孔抖动具有鲁棒性。该传感器可以访问整个科学FoV（18“x18”），并在理想条件下（高斯特列尔比）提供出色的性能，但性能仍然很好，无论是靠近还是远离恒星，即使在较低的斯特列尔和适度的振动。采购阶段结束后，冠状掩模被运送到我们的实验室，我们开始在光学工作台上测试其性能，并定义将在我们的清洁室中最终集成仪器时使用的对准程序。在这篇文章中，我们描述了我们在实验室中使用SHARK-NIR日冕仪进行的测试。我们测量了每种技术在非常高的斯特列尔条件下可实现的对比度，并定义了增强集成程序。
2020-11-25 astro-ph.IM
Laboratory demonstration of a mid-infrared AGPM vector vortex coronagraph
日冕照相术是实现高对比度成像的强大技术，因此可以对明亮目标周围的微弱同伴进行成像。各种概念已被用于可见光和近红外区，而日冕照相在中红外区的应用目前仍在很大程度上尚未开发。基于同心亚波长光栅的矢量涡旋相位掩模在这类应用中显示出巨大的潜力。我们的目标是生产和验证第一个高性能的宽带焦平面相位掩模日冕仪的应用在中红外区，特别是L波段的分数带宽为~16%（3.5-4.1 μm）。基于严格的耦合波分析，我们设计了一种在L波段产生涡旋效应的环形槽相位掩模（AGPM），并将其刻蚀到一系列金刚石衬底上。用扫描电子显微镜测量了光栅参数。然后在中红外日冕测试台上测试所得的组件。在设计和制造之间仅经过几次迭代之后，我们的最佳L波段AGPM就获得了2 x 10^{-3}的宽带原始零陷深度。这对应于在2λ/D下约6 x 10^{-5}（10.5 mag）的原始对比度。这一结果完全符合我们的预测的基础上严格耦合波分析建模，使用测量的光栅参数。还评估了对倾斜和聚焦的灵敏度。经过多年的技术发展，中红外矢量涡旋日冕仪终于成为现实，不负众望。基于它们的测量性能，我们的L波段AGPS现在已经准备好在主要的地面天文台的系外行星成像中打开一个新的参数空间。
2013-04-03 astro-ph.IM
High Contrast Imaging and Wavefront Control with a PIAA Coronagraph: Laboratory System Validation
相位诱导振幅切趾（PIAA）电晕放大器是一种高性能电晕放大器概念，能够在小角度间隔下工作，而吞吐量损失很小。我们目前获得的结果与实验室PIAA系统，包括主动波前控制。该系统具有94.3%的吞吐量（不包括涂层损失），并在空气中使用单色光运行。我们的试验台在1.65 lambda/D（所测试的日冕结构的内部工作角）和4.4 lambda/D（外部工作角）之间实现了2.27e-7的原始对比度。通过仔细的校准，我们能够将这种残留光分离成4.5e-8对比度的动态相干分量（湍流，振动）和1.6e-7对比度的静态非相干分量（重影和/或偏振失配）。使用专用低阶波前传感器将指向误差控制在1 e-3 λ/D水平。虽然不足以从太空直接成像类地行星，但2.27 e-7的原始对比度已经超过了地面极端自适应光学系统的要求，该系统旨在直接探测更大质量的系外行星。我们表明，在4小时长的时间内，平均波前误差已被控制到3.5e-9的对比度水平。这一结果特别令人鼓舞的地面极端AO系统依赖于长期稳定性和静态波前误差的情况下恢复行星比快速沸腾斑点晕暗得多。
2009-11-06 astro-ph.IM
Laboratory demonstration of the wrapped staircase scalar vortex coronagraph
本研究设计并测试了包裹阶梯标量涡旋日冕仪，在NASA测试平台上实现单色光3.2e-8和10%带宽2.2e-7的原始对比度，为系外行星直接成像提供新方案。
2024-02-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
Laboratory and On-Sky Validation of the Shaped Pupil Coronagraph's Sensitivity to Low-Order Aberrations With Active Wavefront Control
我们提出了早期的实验室模拟和广泛的天空测试验证的形状瞳孔日冕（SPC）背后的斯巴鲁Coronagaphic极端自适应光学（SCExAO）系统的极端AO校正光束的性能。在使用SCExAO内部光源/波前误差模拟器的测试中，SPC的归一化强度分布比Lyot日冕仪的退化更慢，因为低阶像差从极高值（S.R. $\sim$ 0.93--0.99）与目前地面极端AO系统（S.R. $\sim$ 0.74--0.93），然后将值略微降低至S.R.。$\sim$ 0.57。用SPC和其他日冕仪为棕矮星/行星宿主恒星HD 1160和HR 8799拍摄的天空SCExAO数据为SPC对低阶像差的鲁棒性提供了进一步的证据。从80%到70%的H波段Strehl比率，Lyot日冕仪的性能与SPC的性能相比，在天空中的退化速度可能比我们内部源模拟中看到的还要快。Lyot的5- $σ$对比度也比SPC下降得更快（2倍）。我们使用的SPC仅被设计为技术演示器，其对比度地板，吞吐量和外部工作角度与SCExAO当前的AO性能不匹配，并且对于HR 8799行星的成像调整不佳。然而，我们使用宽带模式下的SPC使用SCExAO/CHARIS探测HR 8799 cde，其中行星e的S/N在使用涡旋日冕仪获得的S/N的30%以内。成形瞳孔日冕仪是一种很有前途的设计，被证明在存在低阶像差的情况下是稳健的，可能非常适合未来的地面和天基…
2018-01-29 astro-ph.EP astro-ph.IM
Coronagraphic Low Order Wave Front Sensor : post-processing sensitivity enhancer for high performance coronagraphs
通过直接成像检测和表征系外行星需要设计成在小角度分离时提供高对比度的日冕仪。为了实现这一点，精确控制低阶像差，如指向和聚焦误差，对于优化日冕抑制和避免科学图像中系外行星光和日冕泄漏之间可能的混淆至关重要。模拟和实验室原型已经表明，使用反射焦平面环的单个散焦图像的日冕低阶波前传感器（CLOWFS）可以用于将倾斜控制到10^{-3} lambda/D的精度。本文表明，CLOWFS获得的数据也可以用于后处理，以校准剩余的日冕泄漏的科学图像。同时使用CLOWFS相机和科学相机的系统中，我们量化的方法的准确性和它的能力，成功地消除光由于低阶误差从科学图像。我们还报告了CLOWFS在斯巴鲁Coronagrapic Extreme AO（SCExAO）系统上的实施和性能及其预期的天空性能。在实验室中，在类似于后自适应光学光束中遇到的干扰水平的情况下，CLOWFS后处理已经实现了散斑校准到原始散斑水平的1/300。这比使用不依赖于CLOWFS的理想化PSF减法所能完成的要好大约40倍。
2011-12-13 astro-ph.IM
SLM-based Digital Adaptive Coronagraphy: Current Status and Capabilities
主动冠状照相被认为是下一代高对比度仪器的关键作用，特别是为了处理可能表现出时间依赖性的光瞳优值函数的大型分段反射镜，由缺失或有缺陷的片段引起。为此，我们最近推出了一种新的技术框架，称为数字自适应冠状成像（DAC），利用液晶空间光调制器（SLM）显示面板作为有源焦平面相位掩模冠状成像。在这里，我们首先回顾了最新的对比度性能，在实验室条件下测量的单色可见光，并描述了一些潜在的途径，以提高SLM日冕零在未来。然后，我们推出了一些独特的功能SLM为基础的DAC，最近，或目前正在进行中，在我们的实验室，包括NCPA波前传感，孔径匹配的自适应相位掩模，日冕调零的多星系统，相干差分成像（CDI）。
2018-08-01 astro-ph.IM physics.optics
Electric Field Conjugation for Ground Based High-Contrast Imaging: Robustness Study and Tests with the Project 1640 Coronagraph
电场共轭（EFC）算法在数值模拟和实验室实验中均显示出去除高对比度成像测量中散射星光的前景。为了准备部署EFC使用地面望远镜，我们调查的EFC的响应无法解释的偏差从一个理想的光学模型。我们探索的线性性质的算法，通过评估其响应的光学模型中的一系列不准确性，通常存在于真实的系统。我们发现，该算法是特别敏感的无响应变形镜（DM）致动器，错位的Lyot停止，和错位的焦平面掩模。与望远镜预期的值相比，振动和DM配准似乎不那么令人担忧。我们量化如何准确地必须模拟这些核心日冕成分，以确保成功的EFC校正。我们的结论是，虽然DM的条件可以限制对比度，EFC仍然可以用来提高高对比度成像观察的灵敏度。我们的研究结果已经通知了一个完整的EFC实施的发展，使用项目1640日冕在帕洛玛天文台。虽然专注于一个特定的工具，我们的结果是适用于许多coronagraphs，可能有兴趣采用EFC。
2017-10-18 astro-ph.IM
Estimation and correction of wavefront aberrations using the self-coherent camera: laboratory results
对系外行星的直接成像需要非常高的对比度，这是使用日冕仪获得的。但是残留的准静态像差在日冕下游的焦平面上产生了斑点，掩盖了行星。这个问题出现在地面仪器和空间望远镜中。在日冕镜上游使用可变形反射镜对这些波前误差进行主动校正是强制性的，但是传统的自适应光学受到差分路径像差的限制。必须采用专用技术直接在科学焦平面上测量相位和振幅误差。首先，我们提出了一种方法，用于估计相位和振幅像差上游的日冕从散斑复杂的领域在下游焦平面。然后，我们提出了自相干相机，它利用光的相干性对焦平面散斑进行空间编码，并恢复相关的复场。这使我们能够在闭环中估计和补偿日冕上游的像差。我们进行了数值模拟以及实验室测试，使用四象限相位掩模和32 x32致动器变形镜。我们在实验室中展示了我们实现稳定闭环并补偿相位和幅度准静态像差的能力。我们确定了最适合的参数值来实现我们的技术。在焦平面中，在2和12 λ/D之间的对比度优于10-6，在7和11 λ/D之间的对比度甚至达到3.10-7（RMS）。对比度水平似乎主要受到可变形镜表面产生的振幅缺陷和检测器动态的限制。这些结果是有希望的未来应用到一个专门的空间任务的系外行星的特性。已经确定了一些可能的改进。
2013-09-09 astro-ph.IM
A Broadband Scalar Vortex Coronagraph
具有深零和小内工作角的宽带日冕照相术具有提供系外行星和其他微弱物体的图像和光谱的潜力。近年来，人们提出了许多日冕照相方案，其中最有前途的是光学涡旋相位掩模日冕照相。本文提出了一种新的宽带光学标量涡旋日冕辐射方案，并在实验室中进行了实验表征。我们的设置采用了一对计算机生成的相位光栅（其中一个包含一个奇点）来控制相位板的色散，并实现了恒定的峰-峰衰减低于$1\cdot 10^{-3}$在120 nm的带宽为中心的700 nm。内工作角约为λ/D，在2λ/D处的原始对比度为11.5个星等。
2013-07-16 astro-ph.IM
Forward modelling coronagraphic images with a fully physical, differentiable digital twin of MagAO-X: first laboratory results
Leiden University（莱顿大学）；The University of Arizona（亚利桑那大学）；Flatiron Institute（平坦研究所）；Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台 Subaru 望远镜）；National Institutes of Natural Sciences（自然科学研究机构）；Northrop Grumman Corporation（诺斯罗普·格鲁曼公司）；Kirtland Air Force Base（基尔兰德空军基地）
本研究提出MagAO-X的全物理可微数字孪生模型，在实验室中实现日冕仪图像正向建模，可低残差复现PSF且无伴星自抵消，为高对比度成像提供新方法。
2026-08-26 astro-ph.IM
A broadband scalar optical vortex coronagraph
近年来，人们提出了新的日冕照相方案，其中最有前途的是光学涡旋相位掩模日冕照相。在我们的工作中，提出了一种新的宽带光学标量涡旋日冕辐射方案，并在实验室中进行了实验表征。我们的设置采用了一对计算机生成的相位光栅（其中一个包含一个奇点）来控制相位板的色散，并实现了一个恒定的峰到峰衰减低于1：1000在120 nm的带宽为中心的700 nm。内工作角为$λ$ /D，在2 $λ$ /D处的原始对比度为11.5“，更紧凑的设置在60 nm的带宽上实现了低于1：1000的峰-峰衰减，而其他结果保持不变。
2014-05-26 astro-ph.IM
Laboratory demonstration of low order wavefront control using light reflected off the vortex coronagraph
California Institute of Technology（加州理工学院）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（喷气推进实验室，加州理工学院）；Trinity College Dublin, the University of Dublin（都柏林三一学院，都柏林大学）
该研究在实验室首次演示基于矢量涡日冕仪反射光的低阶波前控制倾斜环路，经测试可有效抑制漂移、维持高对比度，为高对比度日冕仪波前控制提供可行方案。
2026-07-31 astro-ph.EP 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
High Contrast Demonstrations of Novel Scalar Vortex Coronagraph Designs at the High Contrast Spectroscopy Testbed
对于系外行星的直接成像，标量涡旋日冕仪（SVC）是一种有吸引力的替代品，广泛使用的矢量涡旋日冕仪（VVC）。这主要是因为它们能够引起相同的相位斜坡，而不管入射光的偏振状态如何。我们在加州理工学院的系外行星技术实验室（ET实验室）的高对比度光谱测试台（HCST）上测试了一组阶梯式SVC楼梯面罩。在这里，我们提出了他们的星光抑制能力的一些初步调查结果，实现原始对比度的顺序为1 e-5 7至9 λ/D。我们还表征了它们的色度性能，并进行了波前控制，以实现与EFC的1 e-7量级的初步对比。这些SVCs的初步实验结果表明，标量涡旋技术在未来的系外行星直接成像任务中具有巨大潜力。
2022-05-22 astro-ph.IM
First light from the Dome C (Antarctica) of a phase knife stellar coronagraph
我们报告的第一个白天在天空中的结果相刀恒星日冕在可见光操作从法国-意大利Concordia站在南极洲的圆顶C。在过去的几年里，该站点已被证明为高空间分辨率观测提供了极好的大气视宁度条件。从实验室实验和数值模型中获得的日冕性能进行了比较，从白天的天空数据记录在明亮的单星和多星：老人星（HD 45348），半人马座α（HD 128620 J）。没有使用校正系统（自适应光学或倾斜镜），因此大气湍流单独定义了图像质量，从而定义了日冕照相性能。此外，由于硬件/软件问题，实验无法在最佳操作条件下运行。实验结果令人满意：在可见光区，宽带总抑制率超过15。第一次白天观测活动产生了关于如何改进仪器以在未来夜间观测运行中获得最佳性能的实验反馈。
2009-02-13 astro-ph.IM
Apodized Pupil Lyot Coronagraphs for Arbitrary Apertures. IV. Reduced Inner Working Angle and Increased Robustness to Low-Order Aberrations
变迹光瞳Lyot日冕仪（APLC）是安装在最近部署的仪器Palomar/P1640、Gemini/GPI和VLT/SPHERE上的衍射抑制系统，用于对星周环境进行直接成像和光谱分析。使用一个长切趾，目前的实现提供原始对比度下降到$10^{-7}$在0.2弧秒从一个恒星在一个宽的带通（20\%），在存在的中央障碍和支柱，使年轻或大质量气态行星的研究。在较小的分离度下观察较老或较轻的伴星需要改进内部工作角（IWA）和对比度，但最初用于这些设计的方法无法完全探索参数空间。在这里，我们提出了一种新的方法来提高APLC的性能。我们的方法依赖于线性特性的日冕电场与切趾在任何波长的数值解产生日冕恒星图像的高对比度区域在宽带光。我们通过考虑不同的孔径几何形状，对比度水平，暗区尺寸，带通和焦平面掩模尺寸来探索参数空间。我们提出了一个应用这些解决方案的情况下，双子座/GPI的设计提供了$10^{-8}$原始对比度为0.19弧秒，并提供了显着降低的灵敏度，低阶像差相比，目前的实施。还发现了最佳解决方案，以达到$10^{-10}$对比度的宽带光，无论望远镜孔径的形状（特别是中央障碍的大小），有效的IWA在$2-3.5λ/D$范围内，因此使APLC的一个合适的选择，为未来的系外行星直接成像仪在地面或空间。
2014-12-08 astro-ph.EP astro-ph.IM
Simulations of a High-Contrast Single-Mode Fiber Coronagraphic Multi-Object Spectrograph for Future Space Telescopes
直接成像和表征类地系外行星是一项非常困难的仪器挑战。目前的日冕照相系统尚未在实验室环境中实现所需的$10^{-10}$宽带对比度，但朝着这一目标的有希望的进展仍在继续。一种新的星光抑制方法是在日冕仪后面使用单模光纤。通过使用可变形反射镜在入射星光和光纤模式之间产生失配，单模光纤可以变成星光抑制系统的组成部分。在本文中，我们提出了一个系统的模拟结果与五个单模光纤耦合到成形的光瞳和涡旋日冕仪。我们调查的系统的属性，包括它的光谱带宽，吞吐量，和低阶像差的灵敏度。我们还比较了单模光纤配置与传统成像和多对象模式的性能，发现改善的光谱带宽，原始对比度，背景限制的SNR，并演示了波前控制算法，这是强大的倾斜/倾斜误差。
2019-07-09 astro-ph.IM
Programmed but Arbitrary Control Minimization of Amplitude and phase for speckle Nulling (PACMAN)
本文复兴了1980年的跨平台焦平面波前传感与控制算法，在仿真与实验中证明其能显著提升日冕仪对比度，是天基高对比度成像任务的重大变革。
2023-03-31 astro-ph.IM
The VLT/ERIS grating vector Apodizing Phase Plate coronagraph
Leiden University（莱顿大学）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；SRON Netherlands Institute for Space Research（荷兰空间研究所）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）
本文描述了为VLT上的ERIS设计的光栅矢量衰减相位板冠状仪的实验室制造和天体观测测试，展示了其在K和L波段的性能及应用前景。
2026-03-25 astro-ph.IM
High-contrast Demonstration of an Apodized Vortex Coronagraph
高对比度成像是直接探测和表征太阳系恒星周围类地行星的主要途径;一个巧妙设计的内部日冕抑制了来自恒星的光，揭示了难以捉摸的星周同伴。然而，未来的大口径望远镜（直径$>$ 4~m）可能会有分段的主镜，这会导致不需要的恒星光的额外衍射。在这里，我们提出了第一个高对比度实验室演示的切趾涡日冕（AVC），其中切趾器被放置在上游的涡焦平面掩模，以提高其性能与分段光圈。灰度变迹的数值优化，以产生一个更好的灵敏度，假设一个光圈形状类似于LUVOIR-B的概念微弱的同伴。利用波前传感和对单侧黑洞的控制，我们在775 nm单色光下获得了$2\times10^{-8}$的原始对比度，在10%带宽下获得了$4\times10^{-8}$的原始对比度。这些结果为新的日冕仪设计家族开辟了道路，最适合下一代分段式空间望远镜。
2020-02-03 astro-ph.IM
High contrast experiment of an AO-free coronagraph with a checkerboard pupil mask
高对比度日冕仪有望为直接观测太阳系外行星提供一种有希望的方法。我们提出了我们的实验室实验的最新结果，调查“刚性”日冕与二进制形状的棋盘式光瞳掩模，这应该提供一个高度稳定的解决方案，望远镜没有自适应光学（AO）的波前校正在空间任务。这项工作的主要目的是研究日冕仪的稳定性，并证明其性能没有自适应波前校正。需要估计原始对比度和点扩散函数（PSF）减法的增益。对比度的限制因素也很重要。设计了一种棋盘型二元形状光瞳掩模。该掩模由玻璃衬底上的铝膜组成，使用纳米制造技术与电子束光刻技术制造。仔细评估coronagraphic性能，包括PSF减法，在空气中使用开发的面具。通过对所有观察到的暗区进行面积平均，原始冠状图像的对比度达到$6.7 \times 10^{-8}$。PSF减影后，对比度达到$6.8 \times 10^{-9}$。散斑是贯穿原始图像和PSF减影图像两者的暗区域的主要限制因素。无AO的PSF减影的刚性冠状动脉造影是实现高对比度观察的有用方法。讨论了刚性日冕仪在宇宙学和天体物理学空间红外望远镜（SPICA）和其他平台上的应用。
2011-08-16 astro-ph.IM
Exploring intermediate (5-40AU) scales around AB Aurigae with the Palomar Fiber Nuller
我们报告了最近的KS波段干涉观测的年轻的前主序星御夫座AB与帕洛玛光纤零（PFN）。在35至275 mas（在AB Aur的距离为5- 40 AU）的视场内达到几个10-4的对比度，PFN能够探索介于日冕照相成像和长基线干涉测量之间的角度尺度。这个中间区域是特别感兴趣的，因为许多年轻的恒星物体被认为在这样的角尺度上拥有扩展的晕。使用帕洛玛200英寸望远镜的两个子孔径之间的相消干涉（调零）和旋转望远镜的瞳孔，我们测量了解决在所有探测的方位角的星周过剩。在整个旋转过程中测得的天体物理学零点相当恒定，平均值为1.52%，还有一个+/-0.2%的轻微额外方位调制。各向同性的天体物理学零是指拱星发射占主导地位的方位角扩展源，可能是一个光环，或一个或多个环的尘埃，占百分之几的总KS-波段流量。适度的方位角变化可以由空间扩展源的一些偏斜度或各向异性来解释，例如，一个椭圆形或螺旋形的几何形状，或集群，但它也可能是由于存在一个点源位于约120质量（17天文单位）的分离与约6*10-3的恒星流量。我们将我们的结果与之前的红外光学望远镜阵列在H波段的观测结果相结合，并证明了位于~30 mas（4.3AU）的尘埃环代表了解释这两组vibration.We的最佳拟合模型也能够测试一些先前假设的模型的非相干分量明显在较长的干涉基线。
2015-02-12 astro-ph.IM astro-ph.SR
New method to achieve the proper polarization state for a vector vortex coronagraph
矢量涡旋日冕仪（VVC）在实验室和地面观测站的性能使其在NASA的任务概念HabEx和LUVOIR中占有一席之地。VVC通过对偏振态的操纵来诱导相位斜坡。左圆偏振和右圆偏振被印上相反符号的相位斜坡，这阻止了自然光中基于模型的焦平面波前传感和控制策略。因此，我们必须使用偏振状态，而不是确保在VVC掩模处的圆偏振光。然而，如果存在在圆偏振器和焦平面掩模之间添加任何种类的相位延迟的光学器件，则实现该偏振状态可能是不平凡的。在这里，我们目前使用的方法在加州理工学院高对比度光谱测试台（HCST），以实现适当的圆偏振态的VVC，它只使用可变形镜和适当的旋转的圆偏振器和分析仪光学。在HCST，我们通过VVC实现了宽带光的原始对比度水平\tentoe ~。
2021-08-16 astro-ph.IM
Active focal-plane coronagraphy with liquid-crystal spatial-light modulators: Broadband contrast performance in the visible
空间光调制器（SLM）技术的技术进步，使人们有可能使用这些设备作为可编程的有源焦平面相位日冕掩模，打开了大门，以新颖的多功能和自适应高对比度成像观察策略。然而，SLM引起的相位响应的标量性质是一个潜在的障碍时，应用的方法，以宽带光，是典型的天文成像。对于第一次，我们目前的实验室结果与宽带光（高达~ 12 pc带宽）的两个商用SLM设备用作有源焦平面相位掩模在可见光区（640 nm）。结果表明，在理想或现实的望远镜孔径条件下，对比度性能是可以忽略不计的影响，在这个带宽制度，达到足够的水平，地面高对比度成像，这是典型的大气残差占主导地位。
2022-11-08 astro-ph.IM physics.optics
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
Experimental validation of active control of low-order aberrations with a Zernike sensor through a Lyot coronagraph
未来的大型分段式太空望远镜及其日冕仪有望提供足够的分辨率和灵敏度，以观测距离主星小于100质量的10^10对比度的类地行星。先进的日冕仪和波前控制方法将使高对比度黑洞的观测恒星的图像中产生。然而，系统的光路中的漂移将导致指向误差和其他关键的低阶像差，这将阻止该对比度的维持。为了测量和纠正这些错误，我们探讨了使用Zernike波前传感器（ZWFS）的星光拒绝和过滤的焦平面掩模的Lyot型日冕。在我们以前的工作中，ZWFS的分析相位重建形式主义被改编为过滤光束。我们现在探索的策略，积极补偿这些漂移在一个分段的瞳孔设置的高对比度成像仪的复杂孔径望远镜（HiCAT）。这一贡献提出了实验室的结果，从闭环补偿的工作台内部湍流以及已知的引入像差使用相位共轭和相互作用矩阵的方法。我们还研究了在像面黑洞中使用基于ZWFS的闭环时的对比度恢复。
2021-09-03 astro-ph.IM
First laboratory demonstration of iEFC for high-contrast imaging at small angular separation on ELT scales
Stewart Observatory, Univ. of Arizona（斯图尔特天文台，亚利桑那大学）
本文在SPEED测试平台上首次实验演示了iEFC技术，在分段瞳孔上实现1-4 λ/D小内工作角暗孔，证明其适用于ELT级高对比度成像与系外行星探测。
2026-09-30 astro-ph.IM
High-contrast imaging in polychromatic light with the self-coherent camera
上下文在对系外行星直接成像的背景下，日冕仪通常被提议达到所需的非常高的对比度水平。然而，波前像差在其焦平面中引起散斑并限制其性能。目的。使用可变形反射镜的日冕上游的这些波前像差的主动校正是强制性的。这些像差需要校准，科学频道的焦平面波前传感技术正在开发中。其中之一，自相干相机，其中我们提出了最新的实验室结果。方法.我们在这里提出了一个增强的方法：我们直接最小化的散斑场在焦平面上的复振幅。使用四象限相位掩模日冕仪和32 x32致动器可变形反射镜的实验室测试在不同带宽的单色光和多色光中进行。结果在5 - 12 λ/D范围内，我们在单色光的焦平面上获得了优于3.10^-8（RMS）的对比度水平，以校正相位和振幅像差。在窄带（10 nm）中，同一区域的对比度水平为4.10^-8（RMS）。结论.对比度水平目前受到工作台上振幅像差的限制。我们确定了几个改进，可以实施，以提高我们的光学工作台在单色光以及在多色光的性能。
2014-02-24 astro-ph.IM
Dark zone maintenance results for segmented aperture wavefront error drift in a high contrast space coronagraph
由于光子数量有限，直接成像行星需要很长的集成时间与日冕仪。波前必须在相同的时间尺度上稳定，这在空间中由于热变化和其他机械不稳定性而通常是困难的。在本文中，我们讨论了未来的空间任务观测条件的影响，我们最近的实验室演示的暗区维护（DZM）算法。实验是在空间望远镜科学研究所（STScI）的复杂孔径望远镜（HiCAT）高对比度成像仪上进行的。该实验台包括一个分段孔径，一对连续变形镜（DM），和一个lyot日冕。分段孔径将高阶波前像差漂移注入到系统中，然后通过DZM算法由下游的DM校正。我们研究了各种漂移模式，包括分段孔径漂移，所有三个DM同时漂移，并在多个波长的漂移校正。
2021-08-18 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Design, analysis, and testing of a microdot apodizer for the apodized pupil Lyot coronagraph (Research note). III. Application to extremely large telescopes
变迹光瞳Lyot日冕是近年来研究最多的星光抵消概念之一。为现在的8米级望远镜建造的极端自适应光学仪器将与这样的日冕一起工作，用于微弱恒星同伴的成像和光谱学。在VLT-SPHERE项目（~2012年）的背景下开发了早期演示器之后，我们制造并测试了为超大望远镜设计的第二个APLC原型。本研究是在欧洲ELT（~2018）EPICS仪器项目的背景下进行的，在此阶段需要进行概念验证。我们的原型是专门为欧洲ELT的瞳孔，考虑到其大的中心遮光率（30%）。近红外实验室的结果进行了比较与模拟。我们表现出良好的协议与理论。在7和12 λ/D时，峰值衰减达到295，对比度分别达到10^-5和10^-6。我们表明，APLC是能够保持这些对比度的望远镜在15%至30%的范围内的中心遮蔽比，我们报告说，这些性能可以实现在一个宽的波长带通（BW = 24%）。此外，我们报告改进的精度控制的本地传输的制造的微点切趾到以前的原型。局部轮廓误差小于2%。证明了用微粒制成的APLC的成熟性和重现性。切趾瞳孔Lyot冠状动脉被证实是一个相关的候选人与ELT的高对比度成像。
2010-09-06 astro-ph.IM
Microelectromechanical deformable mirror development for high-contrast imaging, part 2: the impact of quantization errors on coronagraph image contrast
恒星日冕仪依靠变形镜（DM）来校正波前误差并创建高对比度图像。DM的不完美控制限制了可实现的对比度，因此，DM控制电子设备必须提供精细的表面高度分辨率和低噪声。在这里，我们研究的影响，由于DM电子图像对比度的高对比度成像试验台（HCIT）设施在美国宇航局的喷气推进实验室（JPL）的实验数据的量化误差。我们发现，与真实情况相比，最简单的分析模型给出了乐观的预测，对比度高达3倍，这导致DM表面高度分辨率要求被错误地放宽了70%。我们表明，考虑到DM致动器的形状，或影响函数，提高了分析预测。然而，我们也发现，端到端的波前传感和控制过程的数值模拟提供了最准确的预测，并建议这样的方法设置强大的DM控制电子设备的要求。从我们的实验和数值计算结果，我们得出结论，约6pm的表面高度分辨率需要成像温和的类地系外行星太阳型恒星周围的波长小至450 nm的日冕仪在未来的空间望远镜。最后，我们列出了量化误差的可识别特征，这些特征可能有助于确定它们是否是限制因素。
2020-10-08 astro-ph.IM
Performance characterization of a broadband vector Apodizing Phase Plate coronagraph
直接成像邻近恒星周围的行星的主要挑战之一是抑制来自主星的衍射晕。日冕仪是抑制这种衍射晕的角度过滤器。切趾相位板冠状放大器通过反对称图案改变光瞳-平面相位，从而抑制2 ~ 7 λ/D范围内180度区域的衍射，并在该区域实现10^-4的平均原始对比度，与系统的倾斜稳定性无关。当前使用经典相位技术实现的APP日冕仪在带宽和抑制区域几何形状方面受到限制（即仅在恒星的一侧）。在本文中，我们展示了矢量APP（vAPP），其相位图案是由图案化的液晶的取向实现的。根据圆偏振态的光束分裂产生两个互补的PSF，两侧都有黑洞。我们已经开发了一种原型vAPP，其由带宽为500-900 nm的3个扭曲液晶层的堆叠组成。我们使用重建的光瞳平面图案，并随后的PSF结构的特性，该设备。通过对交叉和平行偏振器之间的光瞳进行成像，我们重建了vAPP的快轴图案、透射率和延迟，并将其用作PSF模型的输入。该模型包括实验室设置的像差，并与测量的PSF相匹配，该PSF显示在135度楔形中2和7 λ/D之间的原始对比度为10^-3.8。vAPP日冕仪相对容易制造，并且可以与高对比度成像仪器中的光瞳轮中的宽带四分之一波片和沃拉斯顿棱镜一起实现。制造技术允许在黑洞内部应用具有更深对比度的相位图案，并为相位操纵日冕术提供前所未有的光谱带宽。
2014-12-01 astro-ph.IM
A Laboratory Method for Measuring the Cross-Polarization in High-Contrast Imaging
本文提出一种利用线偏振器分离并测量恒星日冕仪中交叉偏振电场的非迭代实验室校准方法，数值模拟表明该方法能高精度估计暗坑内极微弱的交叉偏振电场，且无需增加复杂设备。
2024-10-09 astro-ph.IM
Focal plane wavefront sensing and control strategies for high-contrast imaging on the MagAO-X instrument
Magellan极端自适应光学（MagAO-X）仪器是一种新型极端自适应光学（ExAO）系统，设计用于在可见光至近红外范围内运行，可提供高对比度成像能力。主AO系统将由金字塔波前传感器（PyWFS）驱动;然而，为了减轻准静态和非共路（NCP）像差的影响，将在矢量变迹相位板（vAPP）冠状面后面采用低阶波前传感（LOWFS）形式的焦平面波前传感（FPWFS）和空间线性暗场控制（LDFC），使用中间焦平面处的被拒绝星光。这些技术将允许在vAPP冠状动脉造影剂6 x 10^-5提供的原始对比度水平下实现连续高对比度成像性能。我们目前的模拟结果为LOWFS和空间LDFC与vAPP coronagelements，以及实验室的结果，这两种算法实现的vAPP coronagelements在亚利桑那大学极端波前控制实验室。
2018-07-12 astro-ph.IM
Model validation and tolerancing of scalar vortex masks in the High Contrast Imaging Testbed (HCIT) facility
Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）
本文研究标量涡旋掩码在高对比成像测试台中的性能，通过相位计量评估掩码缺陷，优化EFC算法模型，并验证实验结果与模拟性能的一致性，为未来HWO任务提供基准。
2026-03-23 astro-ph.IM
Experimental analysis of the achromatic performance of a vector vortex coronagraph
矢量涡旋日冕仪是一种设计用于在宽光谱范围内直接探测和光谱分析系外行星的仪器。我们的团队正在努力证明对比度性能与成像温带，类地行星轨道太阳型恒星使用高对比度成像试验台设施在美国宇航局的喷气推进实验室。到目前为止，最好的宽带性能是$\sim$ 10 $^{-8}$原始对比度，在可见光区（中心波长为550-750 nm）的$Δλ/λ$ =10\%的带宽上，而单色测试产生更深的对比度（$\sim$ 10 $^{-9}$或更好）。在这项研究中，我们分析了主要的性能限制的测试平台，到目前为止，专注于焦平面掩模制造的质量。我们测量了掩模的偏振特性和作为波长的函数的黑洞中的剩余电场。我们的研究结果表明，目前的性能是有限的局部缺陷的焦平面掩模。新一代的口罩正在测试中，有更少的缺陷和承诺的性能改进。
2020-12-14 astro-ph.IM physics.optics
The Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics system: enabling high-contrast imaging on solar-system scales
斯巴鲁Coronagraphic Extreme自适应光学（SCExAO）仪器是一种多用途高对比度成像平台，旨在发现和详细表征系外行星系统，并作为ELT高对比度成像技术的测试平台。它是一个多波段仪器，利用600至2500纳米的光，可以直接对恒星宿主内部3 λ/D的系外行星进行日冕照相成像。波前传感和控制是SCExAO操作的关键。由Subaru的设施自适应光学系统提供低阶模式的部分校正，最终校正包括高阶模式，通过可见金字塔波前传感器和2000元件可变形反射镜的组合在下游实现。然后可以将良好校正的NIR（y-K波段）波前注入任何可用的日冕仪中，包括但不限于相位诱导振幅变迹和矢量涡旋日冕仪，这两者都提供低至1 λ/D的内部工作角。非共光路，低阶像差感测与日冕低阶波前传感器在红外（IR）。低噪声、高帧率的近红外探测器可实现主动散斑消除和相干差分成像，而HiCIAO成像仪和/或CHARIS积分场摄谱仪（2016年中期开始）中的HAWAII 2 RG探测器可进行更深的曝光和/或执行角度、光谱和偏振差分成像。可见光科学由两个干涉测量模块提供：VAMPIRES和FIRST，它们分别具有偏振和光谱测量能力，能够在可见光区域进行亚衍射极限成像。我们详细描述了仪器，并提出了初步的结果在天空和实验室。
2015-06-30 astro-ph.IM
Laboratory Demonstration of Spatial Linear Dark Field Control For Imaging Extrasolar Planets in Reflected Light
在反射光中成像行星，这是未来NASA任务和ELT的一个关键重点，需要先进的波前控制，以维持一个深的，时间相关的恒星晕零-即黑洞-只有几个衍射光束宽度。使用艾姆斯日冕实验试验台，我们提出了空间线性暗场控制（LDFC）接近原始对比度的第一个实验室测试（$\sim$ 5 $\times$ 10 $^{-7}$）和分离（1.5--5.2 $λ$ /D）需要用WFIRST-CGI这样的星载日冕仪对类太阳恒星周围的木星行星进行成像，并对低质量恒星周围的系外地球进行成像，30米级望远镜。在四个独立的实验中，对于一系列不同的扰动，LDFC很大程度上恢复（在1.2- 1.7的因子内）并保持其对比度因相位误差而降低一个数量级的黑洞。我们实现经典的斑点零化需要2- 5倍的迭代和20- 50 DM命令，以达到空间LDFC获得的对比度。我们的研究结果提供了一个有前途的路径，以保持黑洞，而不依赖于DM探测和低通量制度，这可能会提高高对比度成像仪器的占空比，增加散斑的时间相关性，从而提高我们的能力，真正的太阳系类似物的图像在未来二十年。
2020-07-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
Wavefront sensing and control in space-based coronagraph instruments using Zernike's phase-contrast method
未来配备日冕仪的太空望远镜将使用波前传感器（WFS）来测量和校正相位误差，并稳定高对比度图像中的恒星强度。HabEx和LUVOIR任务概念采用Zernike波前传感器（ZWFS）作为基线，该传感器使用Zernike的相位对比方法将光瞳中的相位转换为WFS探测器的强度。在这些潜在的未来任务的准备，我们实验证明了ZWFS在日冕仪上的十年调查测试台在高对比度成像测试台设施在美国宇航局的喷气推进实验室。我们验证了ZWFS可以测量低和中等空间频率像差的变形镜的控制极限，表面高度灵敏度小至1 pm，使用类似的配置HabEx和LUVOIR的概念。此外，我们证明了闭环控制，解决个别DM致动器，与理论模型一致的残差。此外，我们预测的ZWFS对未来的空间望远镜使用自然星光从各种光谱类型的预期性能。最具挑战性的场景需要约1小时的积分时间来实现皮米灵敏度。通过使用内部或外部激光源用于感测目的，该时间尺度可以大大减少。这里提出的实验结果和理论预测在下一代带有日冕仪的空间望远镜的背景下推进了WFS技术。
2020-11-03 astro-ph.IM physics.optics
ALF: an asymmetric Lyot wavefront sensor for the ELT/METIS vortex coronagraph
针对METIS涡旋日冕仪，提出结合非对称Lyot光阑与机器学习的波前传感方法，以解决非共路像差和大气水汽湍流问题，提升高对比度成像性能。
2024-07-19 astro-ph.IM
Broadband Vector Vortex Coronagraph Testing at NASA's High Contrast Imaging Testbed Facility
本文在NASA高对比度成像试验台测试宽带矢量涡旋日冕仪，实现了10%和20%带宽下1.6×10^{-9}和5.9×10^{-9}的原始对比度，较此前提升10倍，并分析了限制误差项及未来改进方向。
2022-08-02 astro-ph.IM physics.optics
Development of a subwavelength grating vortex coronagraph of topological charge 4 (SGVC4)
一个可能的解决方案，以实现高对比度直接成像在一个小的内工作角（IWA）是使用矢量涡旋日冕（VVC），它提供了一个连续的螺旋相位斜坡在焦平面的望远镜与相位奇点在其中心。这种光学涡旋的特征在于其拓扑电荷，即，相位沿着围绕奇点的闭合路径累积2π弧度的次数。在过去的几年里，我们一直在开发一种由旋转对称亚波长光栅（SGVC 2）引起的电荷-2 VVC，也称为环形槽相位掩模（AGPM）。自2013年以来，使用合成金刚石衬底制造了几个SGVC 2（或ARPM），然后在专用光学台上进行验证，并安装在10米级望远镜上。然而，增加拓扑电荷似乎是消除明亮恒星光的强制性措施，这将部分由未来的近红外超大望远镜解决。在本文中，我们首先详细介绍了我们的动机，开发一个SGVC 4（收费4）专用于近红外域。挑战在于图案的设计，由于最先进的制造限制，在理论上完美的情况下是不现实的。因此，我们提出了一个新的现实设计的SGVC 4与最小化的不连续性和优化的相位斜坡，在这一领域的以往作品的结论性改进。我们的概念的初步验证是基于RCWA模拟，而完整的三维时域有限差分模拟（最终实验室测试）将需要最终验证。
2014-12-01 astro-ph.IM
