Zernike amplitude pupil apodization for vortex coronagraphy with obscured apertures
本文提出了一套用于具有遮挡孔径的望远镜上的涡旋日冕仪的瞳孔变迹函数。我们分析表明，实值泽尔尼克多项式的瞳孔振幅提供理想的轴上星光抵消时，适用于未遮挡的圆形孔径。涡旋相元的电荷必须是一个非零的偶数，大于Zernike多项式的方位阶的次数和绝对值之和。Zernike多项式的零值线和点，或其线性组合，可以与地面望远镜的瞳孔中的障碍物相匹配，以提高涡旋日冕仪所实现的对比度。这种方法在存在中心遮蔽和径向支撑结构的情况下工作良好。我们分析了对比度，离轴吞吐量，和后日冕点扩散函数的切趾涡日冕为欧洲极大望远镜（E-ELT）设计的。这种技术在具有大型遮蔽支撑结构的孔径上提供了非常好的性能，类似于未来30- 40米级地面望远镜的支撑结构。
2015-02-10 astro-ph.IM physics.optics
Phase-induced amplitude apodization complex mask coronagraph tolerancing and analysis
相位诱导振幅切趾复掩模冠状照相机（PIAACMC）在小的内部工作角（$\approx$ 1 $λ$ /D）下提供高对比度性能和高行星通量（$>$ 70%）。复杂掩模是由深度不同的平铺六边形组成的多区域相移掩模。复杂的掩模可能难以制造，因为存在许多微米级的六边形区域（平均为$>$ 500），其连续深度范围超过几微米。确保宽带PIAACMC设计性能贯彻到制造的器件要求这些复杂的掩模被制造到明确定义的公差内。我们报告一个模拟公差分析的“玩具”PIAACMC设计，其特点是使用一个简单的蒙特卡罗方法的影响，共同的微细加工误差的轴上对比度性能。此外，公差分析提供了重要的信息，用于选择制造工艺，从而产生工作设备，同时可能降低工艺复杂性。常见的制造误差调查区域深度离散化，区域深度误差，区域之间的边缘文物。
2018-07-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
Polynomial Apodizers for Centrally Obscured Vortex Coronagraphs
在过去的二十年里，已经提出了几种日冕仪设计来直接拍摄系外行星。在这些设计中，矢量涡旋日冕仪在部署在具有无障碍瞳孔的望远镜上时，提供理论上完美的星光抵消以及小的内部工作角。然而，目前和计划中的太空任务和地面超大望远镜呈现出复杂的瞳孔几何形状，包括次镜中心遮蔽，这阻止了涡旋日冕仪完全拒绝轴上源。已经提出了将涡旋相位掩模与环形变迹光瞳相结合的最新解决方案来规避这个问题，但是为涡旋电荷$>2$提供了有限的吞吐量。我们提出了一个家庭的光瞳平面切趾，补偿光瞳几何形状与圆形对称的中心障碍物所造成的轴上的副镜电荷2，4，和6矢量涡旋日冕仪。这些切趾推导出的分析，并允许涡日冕保持理论上完美的零中心的存在下，遮蔽。对于电荷4涡旋，我们设计多项式切趾函数，假设一个灰度切趾滤波器，表示在吞吐量的环形切趾涡旋日冕仪设计的实质性增益，而对于电荷6涡旋，我们设计多项式切趾涡旋日冕仪，具有$\gtrsim 70\%$总能量吞吐量的整个范围内的中心遮蔽尺寸的研究。我们提出的方法优化变迹产生的灰度变迹滤波器或成形镜。最后，我们展示了这种设计如何与针对望远镜瞳孔中的支柱和段间隙进行数字优化的切趾相结合，为复杂的瞳孔设计陆地系外行星成像仪。
2017-10-02 astro-ph.EP astro-ph.IM
Interferometric apodization by homothety -- I. Optimization of the device parameters
本文提出基于位似变换的干涉切趾法，通过优化器件参数使圆形孔径能量集中率达93.6%，并在约1.8λ/D处实现约10⁻⁴对比度，可有效提升星冕仪对系外行星直接观测的性能。
2023-07-02 astro-ph.IM
Design of mirrors and apodization functions in phase-induced amplitude apodization (PIAA) systems
相位诱导振幅变迹（PIAA）日冕仪是一种很有前途的成像系外行星的技术，有可能探测到类太阳恒星周围的类地球行星。PIAA系统名义上由一对反射镜组成，该对反射镜在没有衰减的情况下对入射光进行整形，与一个或多个切趾器耦合以减轻衍射效应或提供附加的光束整形以产生期望的输出轮廓。我们提出了一组方程，允许切趾器被选择为任何给定的一对镜子，或相反的镜子形状选择给定的切趾器，以产生任意的振幅分布在系统的输出。我们展示了如何经典PIAA系统可以通过这种方法设计，并提出了一种新的4镜系统的设计，具有更高的吞吐量比标准的2镜系统。我们还讨论了由于衍射和设计步骤，可以采取以减轻他们的限制。
2012-06-18 astro-ph.IM
Phase-Induced Amplitude Apodization Complex Mask Coronagraph (PIAACMC) on-sky demonstration with MagAO-X
Leiden University（莱顿大学）；The University of Arizona（亚利桑那大学）；National Observatory of Japan（日本国立天文台）；National Institutes of Natural Sciences（自然科学研究機構）；Northrop Grumman Corporation（诺斯罗普·格鲁曼公司）
本文首次在天体观测中验证了PIAACMC的对比度和内工作角性能，展示了其在亚微米波长下的技术演示，主要贡献在于验证了其在高对比度成像中的潜力。
2026-02-26 astro-ph.IM
Apodization in high-contrast long-slit spectroscopy. Closer, deeper, fainter, cooler
对于新一代高对比度光谱成像仪来说，附近恒星的微弱行星质量伴星的光谱学是一个主要的挑战。在以前的工作中，我们提出了一个长缝日冕仪（LSC），其中存在一个狭缝的日冕焦平面诱导的复杂分布的能量在Lyot光瞳平面，不能很容易地掩盖与二进制Lyot停止。为了减轻这种担忧，我们建议使用光瞳切趾来抑制衍射，创建切趾长缝日冕（ALSC）。在描述了如何变迹优化，我们证明了它的优势，相对于CLC的SPHERE/IRDIS长缝光谱（LSS）模式的背景下，在低分辨率与0.12”狭缝和0.18”日冕掩模。我们进行了不同的模拟集，有和没有像差，有和没有狭缝，以证明切趾是一个更合适的概念LSS，在一个显着降低的吞吐量（37%）的代价相比，LSC。然后，我们进行详细的端到端的模拟LSC和ALSC，其中包括现实水平的像差，以获得数据集代表1小时的积分时间的恒星光谱类型A0至M0位于10 pc。我们将不同有效温度（Teff）和表面重力（log g）下的行星伴星光谱插入到角距为0.3”至1.5”、对比度为6至18等的数据中。使用SD方法减去斑点，我们表明，ALSC相对于LSC在0.3”处带来了高达3等的灵敏度增益，这导致在0.5 ″以下更好的光谱提取。在Teff方面，我们证明，在小的角间距的限制与ALSC总是低于至少100 K，诱导的敏感性增加的一个因素高达1.8的对象的质量在年轻的年龄。[删节]
2013-07-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
Focal plane wavefront sensor achromatization : The multireference self-coherent camera
高对比度成像和光谱学为系外行星形成模型以及行星大气模型提供了独特的约束。但这可能是具有挑战性的，因为行星与恒星的角间距很小，通量比很高。最近，SPHERE和GPI等优化仪器被安装在8米级望远镜上。这些探测器将探测大间距（~1au）的年轻气态系外行星，但是由于未校准的像差会在日冕照相图像中产生斑点，它们无法探测到更老和更暗的行星。总有一些偏差会随着时间的推移而慢慢演变。它们产生了准静态散斑，无法以足够的精度进行后验校准。因此，需要对这些散斑进行主动校正以达到非常高的对比度水平（> 1 e7）。这需要焦平面波前传感器。我们的团队提出了SCC，其性能在实验室中得到了证明。至于所有焦平面波前传感器，这些都是敏感的色差，我们提出了一个升级，减轻色差的影响。首先，我们回顾SCC的原理，并解释其在多色光中的局限性。然后，我们提出并数值研究了两个升级，以减轻色差的影响：光程差方法和多参考自相干相机。最后，我们提出了后一种解决方案的实验室测试。我们在实验室中证明，MRSCC相机可以用作焦平面波前传感器在多色光使用80 nm的带宽在640 nm。我们达到了接近我们工作台色度极限的性能：在5和17 lambda/D之间的对比度为4.5e-8。MRSCC的性能对于未来的高对比度成像仪器是有希望的，这些仪器的目的是积极地最大限度地减少斑点强度，以便检测和光谱表征微弱的古老或轻的气态行星。
2016-01-28 astro-ph.IM
Speckle Control with a remapped-pupil PIAA-coronagraph
PIAA是一种现已得到充分证明的高对比度技术，其在恢复瞳孔以恢复经典成像能力之前，使用瞳孔的中间重映射进行高对比度冠状照相术（变迹）。本文介绍了第一次演示完整的散斑控制回路与这样的PIAA日冕。我们表明存在一套完整的重新映射光学（所谓的PIAA和匹配逆PIAA）是透明的波前控制算法。因此，可以采用简单的基于焦平面的波前控制算法，而不需要对重映射效应进行建模。使用斯巴鲁Coronagraphic极端AO（SCExAO）仪器斯巴鲁望远镜，我们表明，一个完整的PIAA-coronagraphic是兼容的一个简单的实现的散斑置零技术，并证明PIAA的好处，在小角度分离的高对比度成像。
2012-06-14 astro-ph.IM
Redundant apodization for direct imaging of exoplanets 2: Application to island effects
蜘蛛造成的望远镜瞳孔碎裂产生了在各种望远镜上观察到的特定像差，预计在正在建造的大型望远镜上也会出现这种像差。这种所谓的岛效应导致瞳孔瓣上的差动活塞，尖端和倾斜，使仪器PSF变形，并且是用高对比度成像检测系外行星的主要限制之一。这些像差有不同的来源，如低风效应或自适应光学重建中的花瓣误差。在本文中，我们建议通过调整冠状透镜设计以增加其对花瓣级像差的鲁棒性来减轻岛效应对高对比度成像引起的像差的影响。遵循首先针对由于主镜分割引起的误差（段定相误差、缺失段......）而开发的方法，我们开发并测试了冗余切趾瞳孔（RAP），即以花瓣尺度设计的切趾器，然后复制并旋转以模仿瞳孔花瓣几何形状。我们将这一概念应用于ELT结构，它由六个相同的瓣组成，在8到40 λ/D的暗区中产生10^-6的对比度。本文提出的幅度和相位切趾器对瓣之间的差分活塞具有鲁棒性，并且对它们的日冕PSF和对比度水平具有最小的退化。此外，它们对瓣级倾斜误差的鲁棒性也比为整个光瞳设计的切趾器更强，后者在日冕暗区的对比度极限为10^-6，而瓣级模式的RMS限制高达2 rad。RAP概念证明了其对岛屿效应（低风效应和后自适应光学瓣化）的鲁棒性，并将其应用于ELT架构。它也可以考虑用于其他8至30米级的地面单元，如VLT/SPHERE，Subaru/SCExAO，GMT/GMagAO-X或TMT/PSI。
2022-06-02 astro-ph.IM
Stochastic parallel gradient descent based adaptive optics used for high contrast imaging coronagraph
为了进一步提高日冕光学系统的对比度，提出了一种基于随机并行梯度下降（SPGD）算法的自适应光学（AO）系统。简要介绍了SPGD算法的原理，给出了一种适用于点源成像优化的度量。采用140个驱动器的变形镜和Hartmann-Shark波前传感器组成的实验系统验证了SPGD算法的可行性和良好性能。然后将基于SPGD的自适应光学应用于基于液晶阵列（LCA）的电晕放电。LCA可以调制入射光以生成任何图案的光瞳变迹掩模。在我们的初步实验中使用了圆形阶梯图案，并且在2λ/D的角距离处，图像对比度在基于SPGD的AO校正后从10^-3改善到10^-4.5。
2011-05-05 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 diamond AGPM coronagraph for VISIR
近年来，相位掩模日冕照相术在对恒星的近距离环境成像方面变得越来越有效，从而能够搜索系外行星和星周盘。日冕仪是理想的仪器，其特点是高动态范围成像能力，同时保持一个小的内部工作角度。AGPM（环形槽相位掩模，Mawet等人，2005）由旋转对称的亚波长光栅引起的矢量涡旋组成。这种技术构成了一个几乎独特的解决方案，在较长的波长（中红外）消色差。为此，我们特别设想了一个中红外AGPM日冕仪，用于即将升级的VISIR，ESO（Paranal）VLT上的中红外成像仪和摄谱仪，与VISIR财团的成员合作。VISIR升级项目的实施阶段预计将于2012年5月至8月进行，安装的AGPM将覆盖11-13.2 μm光谱范围。在本文中，我们提出了我们的AGPM在金刚石衬底上压印的整个制造过程。金刚石具有高透明度、小色散、极低的热膨胀以及优异的机械和化学性能，是中红外波段的理想材料。设计过程中进行了严格的耦合波分析（RCWA）的基础上的算法，并已进行了使用纳米压印光刻和反应离子刻蚀的微加工。还使用劈裂技术进行了精确的光栅轮廓计量。最后，我们展示了使用气溶胶喷射印刷（AJP）的基准点（即定心标记）的沉积。我们以最终的加冕礼预期表现结束。
2014-12-01 astro-ph.IM
On-sky performance analysis of the vector Apodizing Phase Plate coronagraph on MagAO/Clio2
我们报告的性能矢量切趾相位板日冕仪，工作在波长范围为$2-5 μ$米，安装在MagAO/Clio 2在6.5米麦哲伦粘土望远镜在拉斯坎帕纳斯天文台，智利。日冕仪操纵光瞳中的相位产生三个光束，产生两个日冕点扩散函数（PSF）和一个微弱的泄漏PSF。通过液晶技术和偏振技术实现的固有消色差几何相位来施加相位图案。冠状光学元件是使用直写技术制造的，用于精确控制液晶图案，以及用于消色差的多扭曲延迟器。通过将线性相位斜坡集成到日冕相位图案中，使用单个光瞳平面光学器件创建两个分离的日冕PSF，这使得它坚固且易于安装在现有望远镜中。这两个日冕照相的PSF在恒星的每一侧都包含一个180 $^\circ$的黑洞，这些恒星的互补副本被用来校正靠近恒星的视晕。为了描述日冕的特征，我们收集了一个明亮的（$m_L=0-1$）附近恒星的数据集，观测时间为$\sim$ 1.5小时。通过旋转和最佳缩放一个PSF并从另一个PSF中减去它，我们看到$3.5 λ/D$的对比度提高了1.46个幅度。在3.9 $μ$ m处进行常规角度微分成像时，MagAO矢量变迹相位板冠状动脉在2 $λ/D$处提供8.3（$=10^{-3.3}$）的$5σ Δ$ mag对比度，在$3.5 λ/D$处提供12.2（$=10^{-4.8}$）的$5σ Δ$ mag对比度。
2017-02-14 astro-ph.IM
Coronagraphic Low Order Wavefront Sensor: Principle and Application to a Phase-Induced Amplitude Coronagraph
高对比度的日冕照相成像的直接周围的恒星需要精细的控制低阶波前像差，如倾斜（指向）和焦点。我们提出了一种准确，有效和易于实现的技术来测量这样的像差日冕仪使用焦平面掩模来阻止星光。日冕低阶波前传感器（CLOWFS）产生反射焦平面环的散焦图像以测量低阶像差。即使对于小水平的波前像差，所提出的方案产生可以容易地测量的大强度信号，并且因此不需要对检测器或光学元件进行高度精确的校准。CLOWFS实现了接近最佳的灵敏度，并且不受非公共路径错误的影响。该技术特别适合于高性能低内工作角（IWA）日冕仪。在相位诱导振幅变迹（PIAA）型日冕仪上，它可以明确地恢复由PIAA光学器件引入的光束整形的任何一侧引起的像差。我们表明，建议的CLOWFS可以测量亚毫弧秒望远镜指向误差几个数量级的速度比可能在日冕科学焦平面单独，也可以准确地校准剩余的日冕泄漏由于残余低阶像差。我们已经证明了1 e-3 λ/D指向的稳定性在实验室演示的CLOWFS上的PIAA型日冕。
2009-11-06 astro-ph.IM
Redundant Apodized Pupils (RAP) for high-contrast imagers robust to segmentation-due aberrations and island effects
更大范围的系外行星的成像和表征，下至年轻的彗星和系外地球，将需要在小角距处获得非常高的对比度，并增加对像差的鲁棒性，这是驱动当前仪器开发的三个限制。这一目标依赖于在极大直径望远镜上设置的有效日冕仪，如三十米望远镜（TMT），巨型麦哲伦望远镜（GMT）或极大望远镜（ELT）。然而，它们往往会受到特定的像差的影响，这会大大降低日冕的性能：它们的主镜分割意味着相位误差甚至缺失的部分，望远镜的尺寸会产生大的蜘蛛，产生已经在甚大望远镜（VLT）/SPHERE仪器或斯巴鲁望远镜上观察到的低风效应，或自适应光学引起的花瓣效应，在ELT情况下的模拟研究。因此，日冕仪的持续发展必须考虑到它们对这种误差的敏感性。我们提出了一种创新的方法来产生日冕仪鲁棒的主镜相位误差和低风和自适应光学瓣效应。该方法基于片段或花瓣而不是整个瞳孔的变迹，然后重复该变迹以模拟瞳孔冗余。我们验证了这种所谓的冗余切趾光瞳（RAP）的方法上的詹姆斯韦伯太空望远镜一样的光瞳组成的18个六边形段段对齐，并在VLT架构的情况下，剩余的低风效应。
2022-09-13 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
Lyot-based Low Order Wavefront Sensor: Implementation on the Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics System and its Laboratory Performance
高通量、低内工作角（IWA）相位掩模日冕仪对于直接成像和表征（通过光谱学）类地行星至关重要。然而，低IWA日冕仪的性能受到残余指向误差和其他低阶模式的限制。校正和校准日冕仪上游波前像差的程度驱动日冕仪性能。解决这一问题对于防止日冕泄漏至关重要，因此我们开发了一种基于Lyot的低阶波前传感器（LLOWFS）来控制日冕中的波前像差。LLOWFS使用下游光瞳平面中的反射Lyot光阑来监测被日冕掩模拒绝的星光。LLOWFS的早期实施在LESIA，巴黎天文台证明了一个开环测量精度为0.01 λ/D的638 nm的倾斜时，与四象限相位掩模（MAPM）在实验室中使用。为了进一步证明我们的概念，我们在斯巴鲁望远镜的斯巴鲁日冕仪极端AO（SCExAO）系统上安装了反射Lyot光阑，并修改了系统以支持小型IWA相位掩模日冕仪（< 1 λ/D）在天空中，例如，八分相位掩模，八分相位掩模，矢量涡旋日冕仪和相位诱导振幅切趾复相位掩模日冕仪，其目标是获得毫弧，二是精准度。实验室测量结果表明，矢量涡旋日冕仪在1.55 μ m处具有倾转、倾斜、聚焦、斜向和右向像散。我们最初的天空结果表明，在1.6微米的倾斜，倾斜和焦点像差与矢量涡日冕的闭环精度< 7 × 10-3 λ/D。
2014-06-17 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
Apodized Pupil Lyot Coronagraphs with arbitrary aperture telescopes: novel designs using hybrid focal plane masks
系外行星成像和光谱学现在通常由大型地面天文台（例如Gemini/GPI，VLT/SPHERE或Subaru/SCExAO）的专用仪器实现。除了极端自适应光学（ExAO）和后处理方法外，这些设施还利用最先进的日冕仪来抑制被观测恒星的光线，从而能够观测星周环境。Apodized Pupil Lyot Coronagulum（APLC）是当前一代仪器中领先的冠状基线之一。该概念结合了光瞳变迹、不透明焦平面掩模（FPM）和Lyot光阑。APLC可以针对一系列应用进行优化，并且存在用于宽带光中$10^{10}$对比度的轴上分段孔径望远镜的设计。在这次交流中，我们提出了新的设计，进一步推动这一概念的限制，通过修改FPM的性质，从其标准的不透明掩模，以一个较小的大小由圆形相移区包围的掩蔽点。我们提出了这个新概念的形式主义，解决方案找到两种可能的应用：1）升级当前一代ExAO日冕仪，因为这些解决方案与现有设计保持兼容，并将提供更好的内部工作角、对比度和吞吐量，以及2）用于未来旗舰任务（如LUVOIR）的$10^{10}$对比度的日冕仪，其目标是增加现有设计的吞吐量，以观测附近恒星周围的类地行星。
2019-03-18 astro-ph.IM
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
Apodization in high-contrast long-slit spectroscopy. II. Concept validation and first on-sky results with VLT/SPHERE
新一代高对比度成像仪的任务之一是通过直接成像探测年轻的巨型系外行星的光谱特征。为此，VLT/SPHERE仪器在其红外双波段成像仪和摄谱仪（IRDIS）中包括一个独特的长缝光谱（LSS）模式，与Lyot日冕仪相结合。这种模式的性能本质上是有限的使用一个非最佳的电晕放电，但在以前的工作中，我们证明了它可以显着改善在小的内部工作角使用停止无Lyot电晕放电（SLLC）。我们现在介绍VLT/SPHERE的第一个SLLC原型的开发、测试和验证。根据先前提出的透射曲线，使用微点技术制造了原型，并于2014年安装在仪器内。除了极低的透射率（振幅<5%）外，透射率测量结果与规范一致。SLLC的性能进行了测试，在成像和光谱使用的内部源上获得的数据。在成像中，我们使用SLLC在0.3”处获得10倍的原始对比度增益，在0.5”处获得5倍的原始对比度增益。使用焦平面掩模获得的数据，我们还证明，没有Lyot停止需要达到充分的性能，这验证了SLLC的概念。与真实模拟模型的比较表明，我们目前受到SPHERE内部相位畸变的限制。在光谱学中，我们在有限的角间距范围内获得~1 mag的增益。仿真结果表明，虽然主要的限制来自相位误差，在非SLLC的情况下的性能是非常接近LSS模式的极限。最后，我们获得了第一个天空数据与SLLC，这似乎是非常有前途的未来科学开发的一个切趾LSS模式在SPHERE。
2015-12-16 astro-ph.EP 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
The Phase Induced Amplitude Apodizer and Nuller -- High transmission, high dispersion coronagraphy at 2λ/D
Observatoire de Genève, Département d’Astronomie, Université de Genève（日内瓦天文台，天文学系，日内瓦大学）；Division of Space and Planetary Sciences, University of Bern（伯尔尼大学空间与行星科学系）；Division of Space Research and Planetary Sciences, Physics Institute, University of Bern（伯尔尼大学物理研究所空间研究与行星科学系）
PIAAN冠状图通过单模光纤实现高对比度和高传输率，为比邻星b的高色散冠状图观测提供关键技术方案。
2025-03-24 astro-ph.IM
Experimental study of a low-order wavefront sensor for high-contrast coronagraphic imagers: results in air and in vacuum
为技术发展的使命EXCEDE（系外行星绕星环境和磁盘探测器）-一个0.7米的望远镜，配备了一个相位诱导振幅切趾日冕仪（PIAA-C）和一个2000元件的MEMS变形镜，能够在1.2 λ/D和1 e-7以上2 λ/D的原始对比度1 e-6-我们开发了两个测试台，模拟其关键部件，一个在空气中，另一个在真空中。为了实现这种对比度，主要目标之一是使用低阶波前传感器（LOWFS）消除低阶像差。我们在NASA艾姆斯研究中心的空气中和洛克希德马丁公司的真空中测试了这个关键部件，以及日冕仪和波前控制。LOWFS在1~kHz下实时控制倾斜/翻转模式，使我们能够将空气中的干扰降低到1 e-3 lambda/D rms，使我们在1.2和2 lambda/D之间实现2.8e-7的对比度。目前正在进行测试，以实现相同或更好的真空校正水平。有了这些结果，并通过将它们与模拟进行比较，我们能够推断出它在不同日冕仪上的性能-不同尺寸的望远镜，内部工作角，对比度等-因此研究它在EXCEDE之外的贡献。
2014-07-15 astro-ph.EP astro-ph.IM
Demonstration of broadband contrast at 1.2 $λ$/D and greater for the EXCEDE Starlight Suppression System
行外行星星周环境和磁盘探测器科学飞行任务概念使用可见光波长相位诱导振幅切趾日冕仪，以便能够对星周碎片系统和一些角距达到一些最近恒星的宜居带的巨型行星进行高对比度成像。我们报告的实验结果，在洛克希德·马丁先进技术中心的真空室中获得的10%的宽带光中心约650 nm，与$1 \times 10^{-5}$的中位数对比度之间的1.2和2.0 $λ$ /D同时与$3 \times 10^{-7}$对比度之间的2和11 $λ/D$使用变形镜（DM）的PIAA日冕上游的单面黑洞。这些结果是稳定和可重复的，如三次测量运行所证明的，DM设置从头开始设置，并保持在1000个收集帧中的最佳90%。我们比较减少的实验数据与模拟结果从建模观察到的实验限制，观察到的性能是一致的未校正的低阶模式不估计的低阶波前传感器（LOWFS）。模拟的灵敏度带宽和剩余的小费/倾斜模式是很好地匹配的实验。
2017-09-07 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
Sub-diffraction-limited coronagraphic imaging with nano-printed PIAACMC phase masks
Leiden University（莱顿大学）；The University of Arizona（亚利桑那大学）；Subaru Telescope, National Observatory of Japan, National Institutes of Natural Sciences（日本国立天文台 Subaru 望远镜，自然研究机构）；Astrobiology Center, National Institutes of Natural Sciences（自然研究机构天体生物学中心）；Northrop Grumman Corporation（诺斯罗普·格鲁曼公司）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（Flatiron 研究所计算天体物理学中心）；Draper Laboratory（德雷珀实验室）；University of Michigan（密歇根大学）；Starfire Optical Range, Kirtland Air Force Base（基尔兰德空军基地星辉光学测试场）
该研究采用纳米打印PIAACMC相位掩模，在麦哲伦望远镜的MagAO-X仪器上实现亚衍射极限日冕成像，探测到特定角距的双星伴星，验证了PIAACMC的相关观测能力。
2026-08-26 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
