Restoration of Images with Wavefront Aberrations
Kiel University（基尔大学）
这一贡献涉及图像恢复的光学系统与相干照明，这是一个重要的课题，在天文学，相干显微镜和雷达成像。这样的光学系统遭受波前失真，这是由不完美的成像组件和条件引起的。已知的图像恢复算法对于非相干成像工作良好，但是在相干图像的情况下它们失败。本文提出了一种新的波前校正算法，它允许在相干条件下的图像恢复。在大多数相干成像系统中，特别是在天文学中，波前变形是已知的。利用这些信息，该算法允许高质量的恢复，即使在严重的波前失真的情况下。我们提出了该算法的两个版本，这是一个进化的Gerchberg-Saxton和混合输入输出算法。该算法在模拟和真实显微图像上进行了验证。
2017-04-02 astro-ph.IM cs.CV
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
Calibration of the island effect: Experimental validation of closed-loop focal plane wavefront control on Subaru/SCExAO
岛效应（IE）像差是由地基望远镜上相邻光瞳段之间的差分活塞、尖端和倾斜引起的，这严重限制了最近部署的系外行星成像仪上对星周环境的观测（例如，VLT/SPHERE、Gemini/GPI、Subaru/SCExAO）。这些像差是由望远镜蜘蛛水平的空气温度梯度引起的，最近在VLT/SPHERE上成功诊断出了这些像差，但到目前为止还没有进行完整的校准来克服这个问题。我们提出了闭环焦平面波前控制的基础上的非对称傅立叶光瞳波前传感器（APF-WFS），以校准这些像差，并提高图像质量的系外行星高对比度仪器在IE的存在。假设原型的四象限孔径几何形状在8米级望远镜，我们描述这些像差的活塞，提示，和倾斜的独立模式分布在每个象限的望远镜光瞳的总和。我们校准这些模式与APF-WFS之前，介绍我们的波前控制闭环操作。我们进行数值模拟，然后使用斯巴鲁/SCExAO在一个真实的系统上进行实验测试，以验证我们的控制回路在实验室和天空。APF-WFS的闭环操作使得能够在模拟中和实验室中对小像差区域进行IE补偿。在近红外校准的基础上，我们观察到在可见光范围内的SCExAO/VAMPIRES模块的图像质量的改善与图像Strehl比的37%的相对增加。我们的第一个IE校准为最大限度地提高当前系外行星成像仪的科学操作铺平了道路。这种方法及其结果在极大望远镜（ELT）和类似人工制品的存在下也证明是非常有前途的。
2017-12-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
Fast focal plane wavefront sensing on ground-based telescopes
通过极端自适应光学（ExAO）探测和表征系外行星是未来超大望远镜的一个关键科学目标。然而，这一成就将受到准静态波前误差和残余AO校正大气波前误差的限制。这两个问题的解决方案是使用ExAO系统的科学相机作为波阵面传感器来执行快速测量和校正方法，以便在检测到这些像差时立即消除它们。我们已经开发了一种这样的方法的框架，使用自相干相机（SCC），应用于地面望远镜，称为快速大气SCC技术（FAST; Gerard等人，提交）。我们的FAST解决方案需要一个优化设计的电晕放电（SCC FPM）和后处理算法，原则上能够达到光子噪声极限几倍的“原始”对比度，并随着积分时间不断改进。在本文中，我们提出了新的正在进行的工作，探索SCC FPM的制造限制，以及一个通用的框架来实现和优化快速变形镜控制回路。
2018-07-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
First Experimental Results of the Fast Atmospheric Self-coherent Camera Technique on the Santa cruz Extreme Adaptive optics Laboratory Testbed: Demonstration of High Speed Focal Plane Wavefront Control of Residual Atmospheric Speckles
目前和未来的高对比度成像仪器旨在探测轨道距离更近、质量更低和/或年龄更大的系外行星，最终目标是直接探测地球质量的可居住区系外行星。然而，日冕科学图像中不断演变的斑点仍然限制了最先进的地面系外行星成像仪器，其对比度至少比实现这一目标所需的差两个数量级。对于地面自适应光学（AO）仪器而言，对于大多数散斑抑制技术而言，衰减动态大气和准静态仪器散斑仍然是具有挑战性的。我们提出了一种焦平面波前传感和控制算法来解决这一挑战，称为快速大气自相干相机（SCC）技术（FAST），它使SCC能够在毫秒级的时间尺度下工作，即使每个斑点只检测到几个光子。在这里，我们提出了初步的实验结果，快速的圣克鲁斯极端AO实验室（SEAL）的试验台。特别是，我们说明了“第二阶段”AO为基础的焦平面波前控制的好处，演示了快速闭环补偿的残留大气湍流的毫秒时间尺度。
2021-08-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
Photonic lantern wavefront reconstruction in a multi-wavefront sensor single-conjugate adaptive optics system
本文在SEAL测试平台验证光子灯笼作为低阶焦平面波前传感器的线性范围与闭环控制，并仿真其与调制金字塔WFS协同的多传感器AO方案。
2024-06-11 astro-ph.IM
An all-photonic focal-plane wavefront sensor
自适应光学（AO）在天文学、光通信和遥感等领域具有重要的应用价值。但目前的AO系统受到波前传感器的限制，波前传感器需要位于科学图像的非公共光学平面内，并且对某些波前误差模式不敏感。在这里，我们提出了一种基于光子灯笼光纤模式转换器和深度学习的波前传感器，它可以放置在与科学图像相同的焦平面上，并且最适合单模光纤注入。通过测量单模输出阵列的强度，可以重建入射波前的相位和振幅信息。我们证明了模拟和实验实现的概念，其中泽尼克波前误差从焦平面测量恢复到$5.1\times10^{-3}\;π$弧度均方根误差的精度。
2020-10-22 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
Sequential coronagraphic low-order wavefront control
针对日冕仪低阶像差导致性能快速下降的问题，本文扩展 Fast and Furious 顺序相位差思路，提出适用于偶对称日冕仪的 2 Fast 2 Furious 和基于深度学习、兼容复杂系统的 Tokyo Drift，并通过理论、仿真与实验验证。
2023-12-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
Focal Plane Wavefront Sensing on SUBARU/SCExAO
焦平面波前感测是用于波前感测的优雅解决方案，因为由检测器拍摄的任何源的近焦图像在存在像差的情况下显示失真。非共路像差和低风效应都有能力限制最好的日冕仪与最好的极端自适应光学系统相结合的可实现的对比度。为了校正这些像差，斯巴鲁Coronagraphic Extreme自适应光学仪器拥有许多焦平面波前传感器，使用尽可能靠近科学探测器的探测器。我们提出了其中的七个，并比较他们的实施和效率SCExAO。这项工作对于下一代可能存在类似限制的超大望远镜的波前传感至关重要。
2020-12-22 astro-ph.IM
The coronagraphic Modal Wavefront Sensor: a hybrid focal-plane sensor for the high-contrast imaging of circumstellar environments
当前高对比度成像仪器的原始日冕照相性能受到准静态散斑（QSS）背景的限制，这是由仪器非共路径误差（NCPE）引起的。快速发展的有效的散斑减法技术，在数据减少，使最终的对比度高达10-6，以获得，但它仍然是最好的，以消除潜在的NCPE在源。在这项工作中，我们介绍了日冕模式波前传感器（cMWS），一种新的波前传感器，适用于实时NCPE校正。该光瞳平面光学器件结合了变迹相位板日冕仪和全息模式波前传感器，利用科学点扩散函数提供同时的日冕成像和焦平面波前传感。我们首先通过理想化的闭环模拟验证了cMWS的基线性能，表明传感器在2-10次迭代内成功地在+/-2.5弧度均方根（RMS）波前误差的有效动态范围内恢复了衍射限制的日冕性能。然后，我们提出了在威廉赫歇尔望远镜的初始天空测试的结果，并证明该传感器能够检索注入波前像差的精度为10 nm RMS在现实的看到条件下。我们还发现，cMWS是能够实时宽带测量的大气波前方差在一个未校正的望远镜子孔径的节奏为50 Hz。当与合适的闭环自适应光学系统组合时，cMWS具有在未经校正的QSS底之上提供高达两个数量级的原始对比度的改进的潜力。这样的传感器将非常适合于现有和未来仪器（包括E-ELT的EPICS和METIS）对系外行星的直接成像和光谱分析。
2016-10-13 astro-ph.EP astro-ph.IM
Polarization dOTF: on-sky focal plane wavefront sensing
差分光学传递函数（dOTF）是一种焦平面波前感测方法，其使用光瞳平面中的多样性来生成两个不同的焦平面图像。它们的傅里叶变换的差将瞳孔的复振幅恢复到分集的空间尺度。我们在望远镜光瞳的边缘处使用偏振滤波器产生两个同时具有多样性的PSF图像，并且偏振相机同时记录这两个图像。在这里，我们提出了第一个在天空中的演示偏振dOTF在1.0米南非天文台望远镜在萨瑟兰，我们试图验证它与同步Shack-Hartmann波前传感器图像。
2016-08-16 astro-ph.IM
Exploring reinforcement learning to enhance focal-plane wavefront control for vortex coronagraphs
STAR Institute, Université de Liège（列日大学 STAR 研究所）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）
本研究针对地面望远镜高对比度成像的非共光路像差问题，采用强化学习与焦平面波前传感，测试PO4NCPA算法在不同涡日冕仪上的性能，验证其灵活性。
2026-09-02 astro-ph.IM
Self-coherent camera as a focal plane wavefront sensor: simulations
直接探测系外行星需要高动态范围成像。日冕仪可能是解决方案，但它们在太空中的性能受到波前误差（光学制造误差、温度变化等）的限制，这在最终的图像中产生了准静态的恒星斑点。已经提出了几种解决方案来解决这种斑点噪声。差分成像技术在后处理成像中将参考图像添加到冠状残留物。其他技术尝试使用可变形反射镜主动校正波前误差。在这种情况下，波前像差必须在科学图像中测量到极高的精度。我们提出了自相干相机顺序用作焦平面波前传感器的主动校正和差分成像。对于这两种用途，恒星散斑在科学图像中进行空间编码，以便最大限度地减少微分像差。编码是基于宿主恒星和其环境之间的光不相干原理。本文首先讨论了变形镜的一个固有缺陷。然后，对自相干相机的几个参数进行了详细的研究。我们还提出了一个简单而强大的设计，将自相干相机与使用Lyot停止的日冕仪相关联。最后，我们讨论了与四象限相位掩模的关联的情况下，数值证明，这样的设备，使现实条件下的类地行星的检测。对该技术的参数研究让我们相信，它可以很容易地在未来专门用于系外行星直接成像的仪器中实现。
2009-11-12 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
On-sky compensation of non-common path aberrations with the ZELDA wavefront sensor in VLT/SPHERE
星周环境现在通常由大型地面观测站上的专用高对比度成像仪观测。这些设施结合了极端的自适应光学和日冕照相术，以实现前所未有的灵敏度，用于系外行星探测和光谱表征。然而，在这些日冕系统中的非共路像差（NCPA）代表了一个关键的限制，用于检测与主恒星的距离非常小（$<$ 0.3 $^{\prime\prime}$）的对比度低于几个$10^{-6}$的巨行星。在2013年，我们提出了ZELDA，一个Zernike波前传感器来测量这些残留的准静态相位像差，并在SPHERE（VLT的系外行星成像仪）中安装了一个原型。在2016年，我们证明了我们的传感器能够为仪器中的内部源上的这些像差提供纳米校准和补偿，从而在冠状图像中在0.2 $^{\prime\prime}$处实现10的对比度增益。然而，2017年的初始天空测试在内部校准NCPA然后在天空上应用校正时并没有显示出明显的增益。在这篇文章中，我们提出了最近的天空测量，以证明我们的传感器在观测期间用于NCPA补偿的潜力，并量化日冕数据中的对比度增益。
2018-06-27 astro-ph.IM
On-sky validation of image-based adaptive optics wavefront sensor referencing
区分系外行星信号和残余斑点噪声是高对比度成像中的一个关键挑战。散斑是由大气湍流和仪器光学引入的快速、慢速和静态波前像差的组合引起的。虽然在过去十年中开发的波前控制技术在最大限度地减少快速大气残差方面表现出了希望，但慢速和静态像差（如非共路像差（NCPA））仍然是系外行星探测的关键限制因素。NCPA不能被自适应光学（AO）环路的波前传感器（WFS）检测到，因此难以校正它们。我们建议改进这些畸变的识别和拒绝。该算法DrWHO，执行频繁的静态和准静态像差的补偿，以提高图像对比度。通过在算法的每次迭代中改变WFS参考，DrWHO改变了AO收敛点，使其朝向静态和慢速像差的补偿。使用迭代幸运成像方法计算参考，其中每次迭代更新WFS参考，最终有利于高质量的焦平面图像。我们通过数值模拟和在8.2米斯巴鲁望远镜的SCExAO仪器上进行的天空测试来验证这一概念。模拟结果表明，82%的NCPA的校正快速收敛。空中测试在可见光（750 nm）下进行10分钟以上。我们引入了一个通量浓度（FC）度量来量化的点扩散函数（PSF）的质量和测量15.7%的改善。DrWHO算法是一种强大的焦平面波前传感校准方法，已成功地在天空中演示。它不依赖于模型，也不需要波前传感器校准或线性。它与不同的波前控制方法兼容，并且可以进一步优化速度和效率。
2021-10-28 astro-ph.IM
Recovering pyramid WS gain in non-common path aberration correction mode via deformable lens
现在众所周知的是，基于金字塔的波前传感器一旦处于闭环中，就具有随着金字塔销上的参考自然星图像尺寸变得越来越小而越来越多地提高增益的能力。特别是在极端的自适应光学应用中，为了校正科学通道和感测通道之间的非公共路径像差，通常使用将一定量的偏移波前变形注入DM中，同时使金字塔偏离最佳工作条件。在本文中，我们详细说明的可能性，以纠正低阶非共路像差的金字塔波前传感器的水平，通过放置在光路上的自适应折射透镜之前的金字塔本身，允许减轻增益损失。
2018-08-02 astro-ph.IM
Focal-plane wavefront sensing with moderately broadband light using a short multi-mode fiber
Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC)（加那利天体物理研究所）；Universidad de La Laguna (ULL)（拉古纳大学）；University of Hawai’i at Manoa Institute for Astronomy（夏威夷大学马诺阿分校天文研究所）
基于短多模光纤的焦点平面波前传感器利用神经网络实现中等宽带照明下的波前恢复，具有高灵敏度和低成本优势。
2025-10-03 astro-ph.IM
Calibrating a high-resolution wavefront corrector with a static focal-plane camera
我们提出了一种方法来校准一个高分辨率的波前校正装置与一个单一的，静态的相机，位于焦平面上，没有任何组件的移动是必要的。该方法是基于本地化的多样性和差分光学传递函数（dOTF）来计算位于最后一个成像光学器件上游的光瞳平面中的相位和振幅。一个空间光调制器的实验表明，校准是足够的鲁棒操作的焦平面波前传感算法控制波前校正器与~40 000自由度。我们估计，相同的波前校正器元件的位置确定的空间分辨率为0.3%的瞳孔直径相比。
2013-10-03 astro-ph.IM physics.optics
Efficient wavefront sensing for space-based adaptive optics
未来的大型空间望远镜将配备自适应光学（AO），以克服波前像差，并实现成像微弱的天文物体，如类地系外行星和碎片盘的高对比度。与地面望远镜中广泛使用的自适应光学系统不同，天基自适应光学系统将使用焦平面波前传感来测量波前像差。焦平面波前传感是利用变形镜探测扰动引起的焦平面像畸变来重建光场的一类技术。在本文中，我们报告了一个有效的焦平面波前传感方法，空间为基础的AO优化DM探测扰动，从而也为每个图像的积分时间。模拟的AO系统配备了一个旋涡日冕已经证明，我们的新方法，使有效的信息采集，并显着减少所需的时间，实现高对比度的空间。
2020-01-04 astro-ph.IM
Low-order wavefront control using a Zernike sensor through Lyot coronagraphs for exoplanet imaging
结合大型分段空间望远镜，日冕照相术和波前控制方法是一个有前途的解决方案，以产生一个黑洞（DH）的观测恒星的日冕照相图像和研究行星的同伴。这种高对比度设施的热和机械演化导致波前漂移，在观测时间内降低DH对比度，从而限制了检索行星信号的能力。Lyot式日冕仪是一种星光抑制系统，它用不透明的焦平面掩模（FPM）去除了观测到的未分辨恒星图像的中心部分，即点扩散函数。当用包含蚀刻针孔的平面镜实现时，掩模通过针孔拒绝部分星光，这可以用于检索关于低阶像差的信息。我们提出了一种主动控制方案，使用Zernike波前传感器（ZWFS）来分析被FPM拒绝的光，控制低阶像差，并稳定DH对比度。在模拟和实验室中表征传感器行为之前，首先提出了概念形式主义。然后，我们进行实验测试，以验证使用ZWFS的HiCAT测试平台上的波前控制回路。通过控制前11个Zernike模式，我们显示了波前误差标准差的减少，通过使用ZWFS的开环和闭环操作之间的一个因子高达9。在存在波前扰动的情况下，我们证明了该控制回路能够将DH对比度稳定在7 × 10 ^-8左右，标准偏差为7 × 10 ^-9。ZWFS的主动控制证明了在Lyot日冕仪中使用FPM过滤光束来控制和稳定低阶波前像差和DH对比度以用于未来空间任务的系外行星成像是一种有前途的解决方案。
2022-04-13 astro-ph.EP astro-ph.IM
Developing a Wyne Corrector for higher spectral bandwidth focal plane wavefront sensing
本文设计并测试了Wyne校正器原型，旨在消除色差导致的散斑径向模糊，将焦平面波前传感的光谱带宽从低于1%提升至50%，从而支持超过50倍的高速波前传感，实验验证了其可行性和性能提升潜力。
2024-07-17 astro-ph.IM physics.optics
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
The focal-plane assisted pyramid wavefront sensor: enabling frame-by-frame optical gains tracking
金字塔波前传感器（Pyramid wavefront sensor，PyWFS）以其高灵敏度成为天文自适应光学（adaptive optics，AO）系统中的一种优势传感器。然而，该传感器表现出显著的非线性行为，导致具有挑战性的AO控制问题。为了减轻这些影响，我们建议使用，除了经典的金字塔传感器，焦平面图像结合卷积描述的传感器来执行快速跟踪的PyWFS非线性，所谓的光学增益（OG）。我们表明，这种额外的焦平面成像路径只需要一小部分的总通量，同时代表一个强大的解决方案来估计PyWFS OG。最后，我们展示了我们的方法所带来的增益与引导和非共同路径像差（NCPA）处理的具体例子。
2021-03-03 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
Kalman Filter Estimation for Focal Plane Wavefront Correction
用于未来类地行星探测的天基日冕仪将需要焦平面波前控制技术来实现必要的对比度水平。这些校正算法是迭代的，并且控制方法需要对科学相机处的电场进行估计，这需要拍摄的几乎所有图像用于校正。我们展示了一个卡尔曼滤波估计器，使用先验知识来创建的电场的估计，大大减少了估计图像平面电场所需的曝光次数。除了显着减少曝光，我们讨论了这种算法的相对优点，其他估计方案，特别是在估计误差和协方差。作为减少曝光的一部分，我们还讨论了一种新的方法来产生估计图像平面中的场所需的多样性。这使用行程最小化控制算法来选择可变形反射镜上的探头形状，从而为问题增加了一定程度的最优性，并再次减少了校正所需的曝光总数。到目前为止，选择探头形状在很大程度上还没有被探索过，这对于为估计产生一组良好的测量结果至关重要。最终，滤波器将导致一个自适应算法，可以估计物理参数在实验室和优化估计。
2012-08-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
Focal Plane Wavefront Sensing with the FAST TGV Coronagraph
在较低的质量和较近的距离直接成像围绕明亮恒星运行的系外行星的持续推动仍然受到准静态和残余自适应光学（AO）像差的限制。在以前的论文中，我们提出了一种修改的自相干相机（SCC）的设计，以解决这两个限制，称为快速大气SCC技术（FAST）。在本文中，我们对FAST焦平面掩模设计进行了额外的修改，包括现有的倾斜/倾斜和高斯分量，并添加了四电荷涡旋（TGV）分量。除了提高SCC条纹信噪比（S/N）在我们以前的设计，我们表明，快速TGV掩模也进行了优化，以达到高对比度的分离更接近恒星。在本文中，我们使用数值模拟来考虑使用这种新的掩模校正准静态像差的性能改进相比，以前提出的提示/倾斜+高斯掩模。使用主动可变形反射镜控制来产生校准的半暗孔，在2 - 5 $λ/D$处将对比度提高约200倍，并且在5 - 20 $λ/D$处提高高达10倍。在本文中提出的新方法，现在同时考虑对比度和条纹S/N，打开了一个新的意识形态的电晕设计，电晕现在被认为是在二元性作为衍射衰减器和波前传感器的大门。
2020-03-30 astro-ph.EP astro-ph.IM
An optical mechanism for aberration of starlight
本文提出了一种基于物理光学的星光像差物理机制的理论。我们应用非相对论和相对论理论的波前成像，包括传感器内的光传输介质的影响。我们表明，传感器的成像特性结合有限的光速充分考虑像差。也就是说，移动传感器对来自恒星的入射波前的影响完全解释了像差。我们的处理不同于所有以前的推导，因为我们包括传感器模型内的波前成像物理。我们的预测匹配地球传感器的测量，但在较大的传感器速度从基于狭义相对论理论的预测不同。虽然实验的不确定性导致的低地球轨道速度阻止实验确认的特殊相对论模型的像差，我们发现，地球上的传感器包含折射光学介质可以实验区分这些竞争的描述，此外，产生一个独立的测试时间膨胀。我们推导并提出了这样一个实验的细节。
2011-10-18 astro-ph.IM physics.optics
Image-based wavefront correction using model-free Reinforcement Learning
本研究提出一种基于无模型强化学习的数据驱动方法，仅利用焦平面附近的相位多样性图像作为输入，自动估计和校正光学像差，克服了传统物理模型不准确性带来的性能限制，并在多种现实条件和噪声水平下展现出有效性与鲁棒性。
2024-06-26 astro-ph.IM physics.optics
Fast & Furious focal-plane wavefront sensing
我们提出了两个互补的算法，适用于使用焦平面测量控制波前校正器具有极高的空间分辨率。该算法使用线性近似来迭代地最小化焦平面相机所看到的像差。第一种算法Fast & Furious（FF）使用弱像差假设和光瞳对称性来实现快速波前重建。第二种算法是FF的扩展，可以处理任意瞳孔形状;它使用Gerchberg-Saxton风格的误差减少来确定瞳孔幅度。模拟和实验结果显示的空间光调制器控制的波前分辨率为170 × 170像素。该算法将Strehl比从约0.75增加到0.98-0.99，并且在整个320 x 320像素的记录图像中降低了散射光的强度。剩余波前均方根误差估计为约0.15拉德与FF和约0.10拉德与FF-GS。
2014-06-04 astro-ph.IM physics.optics
Closed-loop focal plane wavefront control with the SCExAO instrument
本文介绍了一个焦平面为基础的波前控制回路的高对比度成像仪器SCExAO（斯巴鲁Coronagraphic极端自适应光学）的实施。该传感器依赖于传统的焦平面图像的傅立叶分析后，在仪器的光瞳中引入非对称掩模。这里，在闭环中使用该绝对传感器来补偿非公共路径误差，该非公共路径误差通常影响依赖于上游自适应光学系统的任何成像系统。该循环在斯巴鲁望远镜的天空中成功运行，并用于补偿高阶波前传感器用作零点的SCExAO可变形镜形状。本文精确的误差范围内，这种波前传感方法可以操作，并探讨了饱和的数据的影响，以及如何可以绕过，在性能的成本。除了这种应用之外，由于其低硬件影响，APF-WFS可以很容易地移植到各种波前传感环境中，用于地面以及星载望远镜，以及可以是连续的、分段的甚至稀疏的望远镜瞳孔。这项技术是强大的，因为它在科学探测器的水平上测量波前。
2016-04-29 astro-ph.IM
On-sky demonstration of second-stage wavefront control with a photonic lantern
University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；University of California Observatories/Lick Observatory（加州大学天文台/利克天文台）；University of California Observatories（加州大学天文台）；Institute for Astronomy, University of Hawai’i at Manoa（夏威夷大学马诺阿分校天文学研究所）；Astrobiology Center（天体生物学中心）；Wyant College of Optical Sciences, The University of Arizona（亚利桑那大学怀亚特光学科学学院）；CREOL, the College of Optics and Photonics, University of Central Florida（中佛罗里达大学CREOL光学与光子学院）
通过非色散光子兰特实现第二阶段波前控制，提升天文观测性能。
2025-11-25 astro-ph.IM
First on-sky demonstration of spatial Linear Dark Field Control with the vector-Apodizing Phase Plate at Subaru/SCExAO
目前限制系外行星探测高对比度成像观测的关键噪声源之一是准静态散斑。准静态散斑产生于缓慢演化的非共路像差（NCPA）。这项工作的目的是提出一个空间线性暗场控制（LDFC）的概念验证的天空演示。LDFC的最终目标是通过使用科学图像作为附加波前传感器来寻址NCPA来稳定点扩散函数（PSF）。我们将空间LDFC与斯巴鲁望远镜上的斯巴鲁日冕极端自适应光学系统上的非对称瞳孔矢量变迹相位板（APvAPP）相结合。在本文中，我们报告的第一个成功的LDFC的原理验证的天空测试的结果。我们目前的结果从两种类型的情况：（1）仪器误差和大气残差加上人工诱导的静态变形镜上引入的像差和（2）校正只有大气残差和仪器像差。当在DM上引入人工静态波前像差时，我们发现LDFC可以将原始对比度提高$3$ - $7$。在这些测试中，残余波前误差减小了$\sim$ 50 nm RMS，从$\sim$ 90 nm减小到$\sim40$ nm RMS。在只有残留的大气波前误差和仪器像差的情况下，我们表明，LDFC是能够抑制发展的像差，具有时间尺度的$<0.1$ - $0.4$ Hz。我们发现，在$10^{-2}$ Hz的功率减少了$\sim$ 20，7，和4的空间频率箱在2.5，5.5，和8.5 $λ/D$，分别。这项工作中提出的结果表明，LDFC是一种很有前途的技术，可以实现下一代超大望远镜的高对比度成像目标。
2021-06-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
Focal-plane wavefront sensing with high-order adaptive optics systems
我们研究了在具有波前校正装置的自适应光学系统中校准非共路像差的方法，该波前校正装置以极高的分辨率（大于150 × 150）工作。我们使用连续收集的焦平面图像，相应的相位分集信息和数值有效的算法来计算所需的波前更新。迭代地应用波前校正，直到算法收敛。研究了不同的方法。除了标准的Gerchberg-Saxton算法之外，我们还测试了Fast & Furious算法的扩展，该算法使用三幅图像并创建瞳孔幅度的估计。我们还测试了最近提出的相位恢复方法的基础上凸优化。结果表明，在我们考虑的框架中，使用类似于Fast & Furious的算法，校准任务是最简单的。
2014-09-12 astro-ph.IM physics.optics
Treating Wavefront Measurement Error in Estimation of Non-Common Path Aberration for Direct Imaging of Exoplanets
利用自适应光学对系外行星进行地面直接成像的主要困难之一是科学相机（SC）中的准静态散斑，这些散斑会使行星图像模糊不清。这些散斑是由称为非共路像差（NCPA）的像差引起的，非共路像差在自适应光学环路中未被校正，并且在后处理中减去它们的所有尝试都是有问题的。Frazin（2013）（F13）的方法使用波前传感器（WFS）和SC的同步毫秒遥测，以自洽的方式估计NCPA和系外行星图像。Rodack等人（2018）提出了使用F13估计方法在天空中实时校正NCPA，并将此过程称为“实时Frazin算法”。“F13方法的原始回归模型没有考虑到WFS测量中的不确定性，这不能用标准统计方法来完成，因为这些不确定性表现在自变量中（即，它们不能被视为SC数据中的另一个噪声源）。此外，模拟表明，简单地使用噪声波前测量而不考虑其不确定性会导致NCPA的估计值具有不可接受的大偏差。在这里，这种偏差的来源是解释的“变量误差”的统计模型。然后，F13的方法被推广到占WFS测量误差使用一个新的顺序估计技术，处理NCPA，WFS测量和WFS测量的误差协方差之间的非线性耦合。这种新技术保持了NCPA、系外行星图像及其联合协方差矩阵的运行估计。该方法的顺序实施应使其计算效率足够高，以适合于NCPA的天空校正以及离线分析。
2018-11-13 astro-ph.IM
Non-axisymmetric aberration patterns from wide-field telescopes using spin-weighted Zernike Polynomials
如果望远镜的光学系统从旋转对称扰动，则描述该系统的泽尼克波前像差系数可以使用自旋加权泽尼克多项式表示为焦平面中位置的函数。方法推导出这些多项式的任意顺序。这种方法被施加到由未对准的里奇·克雷蒂安望远镜产生的像差图案和变形图案在焦平面的DESI光学校正器，在那里它被证明是提供一个更有效的描述比传统的扩展失真。
2018-02-15 astro-ph.IM
Single-shot focal plane wavefront sensing with the spatially-clipped self-coherent camera
针对宜居世界天文台类地系外行星直接成像的散斑抑制需求，提出空间裁剪自相干相机（SCSCC），通过近Lyot光阑针孔与刀口分束实现单次曝光波前传感，仿真显示其暗区对比度较成对探测法深约50倍，为该天文台任务提供了高效波前传感方案。
2025-09-04 astro-ph.EP astro-ph.IM
"Fast" and Furious focal-plane wavefront sensing at W. M. Keck Observatory
高质量、可重复的点扩散函数对于直接系外行星成像、高精度天体测量和系外行星的高分辨率光谱学等科学案例非常重要。对于这种要求苛刻的应用，由自适应光学系统传递的初始天空点扩散函数可能需要进一步优化以校正未感测的静态像差和校准偏差。我们研究使用快速和愤怒的焦平面波前传感算法作为一个潜在的解决方案。该算法使用光学系统的简单模型和焦平面信息来测量和校正点扩散函数相位，而不使用散焦图像，这意味着它可以与科学同时运行。空中测试表明，在几次迭代中，使用窄滤波器和宽带滤波器，PSF质量得到了显着改善。这些结果表明，该算法是一个有用的路径向前创建和维护高品质，可重复的天空自适应光学点扩散函数。
2021-07-15 astro-ph.IM
Revisiting the Borde-Traub focal plane wavefront estimation technique for exoplanet direct imaging
本文重新审视Borde-Traub焦平面波前估计技术，从理论上证明其在不受光子噪声限制时优于成对探测（PWP），并在JPL测试平台和VLT/SPHERE上验证了其性能与实际应用。
2024-08-26 astro-ph.EP astro-ph.IM
Thermal design of focal plane assembly of wavefront camera for exoplanet imaging corona module
Nanjing Institute of Astronomical Optics & Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院南京天文光学技术研究所）；CAS Key Laboratory of Astronomical Optics & Technology, Nanjing Institute of Astronomical Optics & Technology（中国科学院天文光学与技术重点实验室）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
本文提出了一种适用于系外行星成像冠模组的波前相机焦点平面组件热设计方案，采用柔性石墨烯导热电缆和沟槽热管进行散热，确保CCD芯片及其他组件在工作温度范围内稳定运行。
2025-12-09 astro-ph.IM
Control algorithms for dual-wavefront sensor single-conjugate adaptive optics
University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）
本文提出基于双波前传感器单共轭自适应光学的控制算法，通过时间滤波缓解NCP像差转移，提升科学图像质量。
2026-01-20 astro-ph.IM
A Statistical Framework for the Utilization of Simultaneous Pupil Plane and Focal Plane Telemetry for Exoplanet Imaging, Part I: Accounting for Aberrations in Multiple Planes
如果能够充分克服在实现区分行星信号和恒星信号所需的极高动态范围方面的困难，被称为超大望远镜的新一代望远镜有可能提供前所未有的系外行星系统成像和光谱学。充分利用ELT的潜力进行系外行星成像可能需要同时和自我一致的确定行星图像和光学系统的多个平面中的未知像差，使用基于波前传感器和科学相机数据流的统计推断。该方法有望克服基于差分成像的各种方案（例如ADI和SDI）中固有的最重要的系统误差。本文是关于这个问题的系列文章中的第一篇，其中建立了系外行星成像问题的形式主义，为未来的统计推断方法奠定了基础。已尽一切努力做到严格和完整，以便以后可以评估近似值的有效性。这里，偏振图像用具有自适应光学系统的偏振望远镜的各个平面中的像差来表示。此外，示出了利用焦平面感测来校正散斑场的当前方法，例如，电场共轭依赖于多个光学表面上的像差可以表示为单个光学表面上的像差的默认假设，最终限制了它们对地基天文学的潜在有效性。
2016-03-03 astro-ph.IM
Coronagraph-Integrated Wavefront Sensing with a Sparse Aperture Mask
恒星日冕的性能对光学像差高度敏感。为了有效地抑制太阳系外行星成像中的星光，必须确定和补偿进入日冕的低阶波前像差，如倾斜、散焦和彗差。先前的作者已经建立了用于波前感测的光瞳平面掩模（非冗余/稀疏孔径掩模和通常不对称的孔径掩模两者）的效用。在这里，我们展示了如何稀疏孔径掩模（SAM）可以集成与日冕测量低阶，微分相位像差。被日冕仪的焦平面光阑阻挡的星光被准直到中继光瞳，在那里掩模在随后的探测器上形成干涉条纹图案。我们的数值傅里叶传播模型表明，在条纹强度失真编码的信息是足够的，以准确地区分和估计泽尼克相位模式延伸从倾斜倾斜到径向度$n=5$，幅度高达$λ/20$ RMS。SAM传感器可以与Lyot和成形光瞳日冕仪（SPC）集成，而不会损害科学光束质量。我们表征的重建精度和低通量/短曝光时间条件下的性能，并将其放置在其他日冕波阵面传感方案的背景下。
2015-06-16 astro-ph.IM
Identification and adaptive control of a high-contrast focal plane wavefront correction system
所有用于系外行星高对比度成像的日冕仪都需要波前校正系统来抑制光学像差并产生足够暗的黑洞。由于最有效的波前校正算法（控制器和估计器）通常是基于模型的，系统的建模精度影响最终的波前校正性能。目前，波前校正系统通常近似为使用傅立叶光学的线性系统。然而，傅立叶光学模型通常是有偏见的，由于在布局测量的不准确性，固有的光学像差的不完善的诊断，以及缺乏知识的可变形反射镜（致动器增益和影响函数）。此外，由于仪器的不稳定性和环境的影响，望远镜的光学系统会随着时间的推移而变化。在本文中，我们提出了一个期望最大化（E-M）的方法来识别和实时适应线性望远镜模型的数据。通过在E步骤（卡尔曼滤波器和Rauch平滑器）和M步骤（分析或基于梯度的优化）之间迭代，该算法能够恢复系统，即使模型取决于电场，其是不可测量的隐藏变量。在普林斯顿大学高对比度成像实验室的仿真和实验表明，该算法提高了模型的精度，提高了波前校正的效率和速度。
2018-10-07 astro-ph.IM
AI-Powered Low-Order Focal Plane Wavefront Sensing in Infrared
针对红外波段低阶波前传感的挑战，提出一种AI驱动的焦平面波前传感方法，在Keck I望远镜K波段数据上验证了其有效性，为构建更紧凑高效的自适应光学系统提供了新途径。
2024-10-15 astro-ph.IM
Overview of focal plane wavefront sensors to correct for the Low Wind Effect on SUBARU/SCExAO
低风速效应（LWE）是指当望远镜圆顶内的风速低于$3$ m/s时发生的现象，在望远镜支架附近产生温度梯度。这在光瞳平面中产生相位不连续性，其不能被传统的自适应光学（AO）系统（诸如金字塔波前传感器或Shack-Hartmann）检测到。考虑到瞳孔被规则的蜘蛛分成4个象限，相位不连续对应于瞳孔的每个象限中的活塞、倾斜和倾斜像差。未经校正，它强烈降低了利用日冕照相术的高对比度成像仪器在小角距处探测系外行星的能力。多个焦平面波前传感器目前正在斯巴鲁望远镜的斯巴鲁日冕极限自适应光学（SCExAO）仪器上开发和测试：其中，泽尼克不对称光瞳（ZAP）波前传感器已经在天空中显示，它可以测量LWE引起的焦平面图像像差。快速和激烈的算法，使用以前的变形镜命令作为时间相位分集，在模拟中显示其效率，以改善波前质量的存在下LWE。用SCExAO遥测训练的神经网络算法显示出有希望的PSF预测。线性化解析相位分集（LAPD）算法是一种多孔径同相的解决方案，通过将斯巴鲁望远镜看作一个4子孔径仪器，研究了LAPD算法对LWE像差的校正。我们提出了不同的算法，显示最新的结果，并比较他们的实施SCExAO/SUBARU作为实时波前传感器的LWE补偿。
2019-12-21 astro-ph.IM
A deep learning approach for focal-plane wavefront sensing using vortex phase diversity
高对比度成像仪器的性能受到波前误差的限制，特别是受到非共路像差（NCPA）的限制。焦平面波前传感（FPWFS）适合处理NCPA，因为它测量最重要的像差，也就是说在科学焦平面上。然而，从焦平面图像的相位检索结果，在一个符号的模糊性，甚至模式的光瞳平面相位。目前用于解决符号模糊性的相位分集方法倾向于减少科学占空比，即专用于科学的观测时间的分数。在这项工作中，我们将探索如何将涡旋日冕提供的相位多样性与现代深度学习技术相结合，以在不损失观测时间的情况下执行高效的FPWFS。我们应用最先进的卷积神经网络EfficientNet-B4从模拟焦平面图像中推断相位像差。标量和矢量涡旋日冕仪（SVC和VVC）的两种情况下，被认为是使用一个单一的后日冕点扩散函数（PSF）或两个PSF通过分裂圆偏振态，分别获得。即使在低信噪比（S/Ns）下，在这两种情况下，符号模糊度也被适当地解除。使用SVC或VVC，与使用具有散焦PSF的相位分集相比，我们已经达到了非常相似的性能，除了高水平的像差，其中SVC与其他方法相比表现略差。当在具有宽范围波前误差和噪声水平的数据上训练时，模型最终显示出极大的鲁棒性。所提出的FPWFS技术为使用涡旋电晕放电的仪器提供了100%的科学占空比，并且在SVC的情况下不需要任何额外的硬件。
2022-12-16 astro-ph.IM
Experimental validation of coronagraphic focal-plane wavefront sensing for future segmented space telescopes
从太空直接对类地行星成像需要专门的观测站，将大型分段孔径与日冕仪、波前传感器和波前控制等仪器和技术相结合，以达到所需的10^10的高对比度。这些系统的复杂性将通过主镜的分割而增加，这允许成像类地行星所需的更大直径，但也由于瞳孔形状和分割而在图像中引入特定图案，并使高对比度成像更具挑战性。在这些缺陷中，主镜的相位误差是对性能的强烈限制。在本文中，我们专注于波前传感的高对比度系统的段相位误差，使用COFFEE（COFFEE）技术的CORONAGRAPHIC焦平面波前估计系外行星探测。我们在复杂孔径望远镜（HiCAT）测试平台的高对比度成像上实现并测试了COFFEE，在没有任何日冕仪和经典Lyot日冕仪的配置中，重建应用于37段反射镜的误差。我们分析了重建的质量和局限性。我们证明，COFFEE是能够正确估计的活塞，尖端和倾斜像差的典型值为100 nm RMS的分段望远镜的定相误差。我们还确定了COFFEE的局限性，重建的低阶波前模式，这是高度过滤的日冕。这是使用HiCAT上的两个焦平面掩模尺寸来说明的。我们讨论了可能的解决方案，在硬件系统和COFFEE优化器，以减轻这些问题。
2020-06-25 astro-ph.IM
Focal-plane wavefront sensing with photonic lanterns I: theoretical framework
光子灯笼（PL）是一种锥形波导，可以有效地将光耦合到多个单模光纤中。目前正在考虑将这种装置用于一些任务，包括望远镜和高分辨率光纤光谱仪的耦合、相干检测、调零干涉测量和涡旋光纤调零（VFN）。结合这些用例，PL可以同时执行低阶焦平面波前感测。在这项工作中，我们提供了一个数学框架的光子灯笼波前传感器（PLWFS）的分析，推导线性和高阶重建模型以及度量，通过该传感性能-无论是在线性和非线性制度-可以量化。该框架可以扩展到考虑额外的光学器件，如光束整形光学器件和涡旋掩模，并且可推广到其他波前传感架构。最后，我们提供了初步的数值验证我们的数学模型，通过模拟一个6端口PLWFS。在配套文件中，我们提供了一个更全面的数值表征少端口PLWFSs，并考虑如何控制和优化这些设备的传感性能。
2022-08-22 astro-ph.IM physics.optics
Focal Plane Wavefront Sensing using Residual Adaptive Optics Speckles
光学缺陷、未对准、像差甚至灰尘会显著限制高对比度成像系统（如日冕仪）的灵敏度。在光瞳中的上游可变形反射镜（DM）可以用来校正或补偿这些缺陷，以提高Strehl比或抑制残留的日冕晕。在科学相机的星光晕的相位和振幅的测量是必不可少的，以确定DM形状，补偿任何非公共路径（NCP）波前误差。提出了利用DM位移波纹在空间日冕仪焦平面上产生探测散斑和反晕散斑的方法，并在实验室中得到了成功的验证。我们提出的理论和第一次在天空演示的技术来测量复杂的晕使用快速变化的残留大气散斑在6.5米MMT望远镜使用Clio中红外相机。利用自适应光学系统的波前传感器（WFS）测量来估计剩余波前，从而近似计算出快速演化的散斑晕的相位和振幅。当与相对较短的同步科学相机图像相结合时，复杂的散斑估计可以用于干涉分析图像，从而估计包括NCP效应的静态衍射晕。在一个运行系统中，这些信息可以被连续地收集，并用于迭代地校正准静态NCP误差或抑制不完美的日冕晕。
2013-03-03 astro-ph.IM
The Focal-plane Actualized Shifted Technique Realized for a Shack Hartmann Wavefront Sensor (fastrSHWFS)
针对自适应光学环路中探测器读出延迟问题，本文提出fastrSHWFS，用光瞳平面相位掩模替代微透镜阵列以优化光斑排布，实验室验证其可将读出时间最多降低30倍。
2024-06-14 astro-ph.EP astro-ph.IM
Extremely fast focal-plane wavefront sensing for extreme adaptive optics
我们提出了一种非常有前途的方法来快速检测和校正小波前误差的自适应光学系统。由于我们的算法的计算复杂度大致与执行器的数量成正比，因此它特别适合于具有10，000到100，000个执行器的系统。我们的方法是基于顺序相位分集和简单的关系之间的点扩散函数和波前误差的情况下，小的像差。由可变形反射镜本身引入的相位分集的特定选择使波前误差以及计算复杂度最小化。该方法非常适合点源的高对比度天文成像，例如直接检测和表征恒星周围的系外行星，即使在存在抑制衍射图案的日冕的情况下也能工作。Korkiakoski等人在这些会议记录中的随附论文描述了使用数值模拟和实验室测试的算法性能。
2012-07-13 astro-ph.IM physics.optics
Choice of optical transformation for photonic circuit wavefront sensors
NASA Ames Research Center（美国国家航空航天局艾姆斯研究中心）
本文研究了如何配置光子电路以最大化对相位畸变的灵敏度，探讨了直接耦合和通过光学模式分拣器耦合两种方案，并构建了单位矩阵以实现最大灵敏度。
2026-04-09 astro-ph.IM
