High Performance Lyot and PIAA Coronagraphy for Arbitrarily shaped Telescope Apertures
两个高性能的日冕照相方法兼容的分段和阻碍望远镜瞳孔描述。这两个概念使用入射光瞳振幅变迹和组合的相位和振幅焦平面掩模来实现轴上点源的完全日冕消光。第一个概念称为变迹光瞳复合掩模Lyot冠状变迹（APCMLC），依赖于透射掩模来执行光瞳变迹，而第二个概念称为相位诱导振幅变迹复合掩模冠状变迹（PIAACMC），使用光束重映射来进行无损变迹。理论上，这两种概念都提供了单色光中点光源的完全日冕消光（无限对比度），具有高通量和亚λ/D内部工作角，而不管孔径形状如何。PIAACMC提供接近100%的吞吐量，并接近第一原理所规定的基本电晕放电性能极限。描述了单色光的任意孔径日冕仪的设计步骤。APCMLC和更高性能的PIAACMC的设计显示了几个整体和分段孔径，如斯巴鲁望远镜，巨型麦哲伦望远镜（GMT），三十米望远镜（TMT），欧洲极大望远镜（E-ELT）和大双目望远镜（LBT）的孔径。宽带光的性能也被量化，这表明单色设计适用于地面望远镜高达20%的宽光谱带。
2013-05-29 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
Apodized pupil Lyot coronagraphs designs for future segmented space telescopes
位于未来旗舰空间天文台上的日冕星光抑制系统提供了一个有希望的途径，可以对类地系外行星进行成像，并在其大气光谱中寻找生物标志物。美国航天局的一个任务概念，可以作为实现这一科学突破的平台，是大型紫外/光学/红外探测器（LUVOIR）。这一飞行任务还将利用一套多波长仪器处理天体物理学的广泛专题。变迹光瞳Lyot日冕仪（APLC）是该社区正在评估的几个日冕仪设计家族之一，作为NASA系外行星探索计划分段孔径日冕仪设计和分析（SCDA）团队的一部分。APLC是一种Lyot式的日冕物质抛射器，通过对轴上场的一系列振幅操作来抑制星光。鉴于一套七个合理的分段望远镜孔径，我们已经开发了一个面向对象的软件工具包，自动化的探索成千上万的APLC设计参数组合。这使我们能够凭经验建立行星吞吐量和望远镜孔径几何形状，内部工作角，带宽和对比度之间的关系。在参数空间探索的同时，我们研究了几种策略，以提高APLC设计的制造和对准误差的鲁棒性。我们还研究了APLC与波前控制或复杂焦平面掩模的结合，以提高内部工作角和吞吐量。基于设计参考飞行任务模拟的初步科学产量评估表明，APLC是一个非常有竞争力的概念，用于像LUVOIR这样的飞行任务调查当地的地球外人口。
2019-04-25 astro-ph.IM
APLC-Optimization: an apodized pupil Lyot coronagraph design survey toolkit
我们提出了一个公开的软件包开发的探索变迹光瞳Lyot日冕（APLC）的解决方案，各种望远镜架构。特别是，该软件包针对给定的焦平面掩模和Lyot光阑几何形状优化了APLC的切趾器组件，以满足一组约束条件（对比度、带宽等）。在给定的焦平面区域（即暗区）中的日冕强度。该软件包结合了高对比度成像模拟软件包HCIPy和第三方数学优化器（Guidelines），以计算线性优化的二进制掩模，从而最大限度地提高透射率。我们提供了几个不同的望远镜几何形状，包括双子座行星成像仪（GPI）和高对比度成像仪的复杂孔径望远镜（HiCAT）测试平台的应用程序的例子。最后，我们总结了2020年NASA十年调查推荐的6~m孔径离轴空间望远镜的初步设计调查结果，探索了不同段尺寸的APLC解决方案。然后，我们使用基于对的分析模型从空间（PASTIS）进行分割波前误差容限分析这些解决方案。
2022-10-06 astro-ph.IM
Phase-Apodized-Pupil Lyot Coronagraphs for Arbitrary Telescope Pupils
相位变迹光瞳Lyot冠状荧光（PAPLC）是变迹光瞳Lyot冠状荧光（APLC）和变迹相位板（APP）冠状荧光的一种组合。我们描述了一种数值优化方法，以获得全局最优的解决方案的相位切趾器为任意望远镜的瞳孔，基于复振幅传输的切趾器和电场在后日冕焦平面的线性映射。具有环形焦平面掩模和点对称暗区的PAPLC与其相应的APLC类似地执行。然而，使用刀口焦平面掩模和单侧暗区，PAPLC在$10^{-10}$的对比度下产生与$1.4λ/D$一样接近的内部工作角，并且对于中心遮蔽高达30%的望远镜孔径，最大日冕照相后吞吐量>75%。我们提出了针对VLT/SPHERE仪器和LUVOIR-A孔径优化的刀口PAPLC设计。这些设计表明，刀口PAPLC保持其性能，即使是现实的望远镜瞳孔支柱，部分和非圆形的外边缘。
2019-08-07 astro-ph.EP 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
A dual-mask coronagraph for observing faint companions to binary stars
用传统的日冕照相方法观测双星的微弱伴星是具有挑战性的，因为如果它们的散射光不被抑制，这两个目标都将足够明亮，足以掩盖附近任何微弱的伴星。我们建议使用变迹的瞳孔Lyot日冕仪和一对主动控制的图像平面掩模来同时抑制双星的日冕检查。的性能进行了比较，成像与带限掩模，双掩模Lyot电晕放电和没有电晕放电在所有。还描述了用于掩模的成像过程和控制系统。
2011-03-16 astro-ph.IM
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
Apodized phase mask coronagraphs for arbitrary apertures
相位掩模日冕仪可以被视为线性系统，其在光瞳平面中空间地重新分布由望远镜收集的能量。理想情况下，大部分同轴光必须被阻挡在孔径之外，并被Lyot光阑阻挡，而几乎所有的离轴光必须通过它。离轴望远镜的无障碍圆形孔径使这成为可能，但所有主要的望远镜都是同轴的，这些日冕仪的性能因中心障碍而大大降低。它们的性能可以通过使用额外的优化设计的切趾器来恢复，该切趾器改变第一光瞳平面中的振幅，使得轴上光被拒绝在望远镜的被阻挡的孔径之外。通过对Lyot光阑不遮挡的电场极值设置约束条件，使切趾器的透射率最大化，建立了数值优化模型。的coronagraphic图像相比，一个非切趾相位掩模coronagraphic提供和分析之间存在的折衷的切趾器传输和Lyot停止属性。解的存在和掩模透射取决于孔径和Lyot光阑几何形状，以及对轴上衰减设置的约束。系统吞吐量是Lyot停止传输的凹函数。在VLT类孔径的情况下，与四象限相位掩模相关联的0.16至0.92的透射比的切趾器在距离恒星1 λ/D处提供低至几个1 e-10的对比度。对于具有0.88传输的切趾器和具有0.69传输的Lyot光阑，系统的最大吞吐量为0.64。优化切趾器的涡流相位掩模需要的计算时间比在前面的情况下长得多，并没有结果，该掩模。
2012-12-26 astro-ph.IM
Shaped Pupil Lyot Coronagraphs: High-Contrast Solutions for Restricted Focal Planes
变迹光瞳和成形光瞳的日冕仪利用振幅掩模的夫琅禾费衍射特性在目标恒星附近产生高对比度区域。在这里，我们提出了一个混合coronagestion架构，其中一个二进制的，硬边形状的瞳孔掩模取代了灰，顺利切趾的切趾瞳孔Lyot coronagestion（APLC）。对于该配置中的任何对比度和带宽目标，只要规定的对比度区域被限制在图像中的有限区域，成形的光瞳就是具有最高透射率的变迹器。我们将星光抵消机制与常规APLC的星光抵消机制联系起来。我们引入了一类新的解决方案，其中的振幅轮廓的Lyot停止，而不是被固定作为一个填充的复制品的望远镜孔径，联合优化与切趾。最后，我们描述了形状的瞳孔Lyot日冕仪（SPLC）的宽视场红外巡天望远镜天体物理聚焦望远镜资产（WFIRST AFTA）日冕仪的基线架构的设计。这些SPLCs有助于实现WFIRST-AFTA任务的两个科学目标：（1）宽带光谱学，以确定反射星光中系外行星大气的特征;（2）碎片盘成像。
2016-01-19 astro-ph.EP astro-ph.IM
Analysis of nulling phase functions suitable to image plane coronagraphy
日冕测量是一种非常有效的技术，用于识别和表征在其母星的宜居带内运行的太阳系外行星，特别是在空间环境中使用时。一个重要的日冕仪家族基于位于光学系统中间像平面的相位板，其将星光传播到仪器的“Lyot”出射光瞳平面之外。在这次通信中，我们提出了一组候选的相位函数产生一个中心零在Lyot平面，并研究它如何传播到图像平面的日冕。这些功能包括线性方位角相位斜坡（众所周知的光学涡旋），方位角余弦调制的相位分布，和圆形相位光栅。数值模拟的预期零深度，内部工作角，指向误差的敏感性，位于光瞳或图像平面的中心遮挡的影响，和有效的吞吐量，包括图像掩模和Lyot停止传输。初步结论是，方位余弦函数作为一种有趣的替代方案出现在整数拓扑荷的经典光学涡旋。
2016-07-06 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
Addressing the low-wind effect with the Lyot-based low-order wavefront sensor on SCExAO
National Astronomical Observatory of Japan, Subaru Telescope（日本国立天文台，昴星团望远镜）；Astrobiology Center（天体生物学中心）；Space Science and Engineering Initiative, College of Engineering, University of Hawai‘i（夏威夷大学工程学院空间科学与工程倡议）；Institute for Astronomy, University of Hawaii（夏威夷大学天文学研究所）；Optical Sharpeners（光学锐化器）；University of Victoria（维多利亚大学）；Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI)（韩国天文学与空间科学研究所）；Steward Observatory, University of Arizona（亚利桑那大学斯图尔德天文台）；College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学光学科学学院）
本研究针对SCExAO现有LWE校正技术与日冕仪模式不兼容的问题，采用基于Lyot的LLOWFS，通过机器学习实现LWE差分活塞像差的在轨校正，提升SCExAO高对比度成像性能，助力小角距成熟系外行星探测。
2026-09-02 astro-ph.IM
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
Lyot-plane phase masks for improved high-contrast imaging with a vortex coronagraph
涡旋日冕仪是一种光学仪器，可以精确地去除轴上的星光，从而在与恒星的小角度分离处进行高对比度成像，从而为直接探测和表征系外行星和星周盘提供了至关重要的能力。具有孔径障碍物的望远镜，如副镜和蜘蛛支撑结构，需要先进的日冕设计来提供足够的星光抑制。我们引入了一个相位只有Lyot平面光学的涡旋日冕，提供了更好的对比度性能的望远镜与复杂的孔径。欧洲极大望远镜（E-ELT）的潜在解决方案进行了描述和比较。添加Lyot平面相位掩模将残余星光重新定位远离像平面的区域，从而减少恒星噪声并提高对离轴同伴的灵敏度。使用迭代相位恢复算法计算相位掩模。在数值上，我们实现了一个对比度的顺序$10^{-6}$的伴星与角位移一样小的$4~λ/D$与E-ELT型光圈。即使在存在像差的情况下，与单独的常规涡旋电晕放电或优化的光瞳平面相位元件相比，预期改进的性能。
2015-09-18 astro-ph.IM physics.optics
Phase-Retrieval-Based Wavefront Metrology for High Contrast Coronagraphy
我们讨论了使用参数相位不同的相位恢复作为一种原位高保真波前测量方法来表征和优化的高对比度日冕仪的透射波前。我们应用我们的方法来校正的HiCAT（高对比度成像仪的复杂孔径望远镜）日冕实验台的透射波前。这种校正需要一系列的校准步骤，我们描述。校正将系统波前从16 nm RMS改善到3.0 nm RMS。
2019-03-05 astro-ph.IM
The MICADO first light imager for the ELT: Testing the Lyot coronograph prototypes
本文介绍 ELT 首光成像仪 MICADO 的高对比度成像模式设计，并报告其 Lyot 日冕仪原型的研制与测试进展。
2024-11-20 astro-ph.IM
Exploiting symmetries and progressive refinement for apodized pupil Lyot coronagraph design
现代电晕放电设计依赖于先进的大规模优化过程，需要不断增加的计算资源。在本文中，我们限制自己的设计变迹瞳孔Lyot冠状图（APLCs）。为了为未来的巨型太空望远镜制作APLC设计，我们需要对切趾器进行精细采样，以解决望远镜瞳孔中的所有小特征，例如片段间隙。此外，我们要求电晕放电器在宽带光下工作，并且对Lyot光阑的小偏差不敏感。对于未来的设计，我们希望包括被动抑制低阶像差和有限的恒星直径。这种优化的内存需求将超过问题矩阵本身的数TB。因此，我们希望减少变量和约束的数量，以最小化问题矩阵的大小。我们展示了如何对称的瞳孔和Lyot停止表示在完整的优化问题，并允许删除变量和约束。每一个镜像对称都将问题的规模缩小了四倍。其次，我们引入了渐进式细化，它使用低分辨率优化作为更高分辨率的先验。这使我们能够从高分辨率优化中删除大多数变量。这两项改进加在一起，所需的计算机内存减少了256倍，速度也相应提高。这允许焦平面掩模和Lyot光阑几何结构的相空间的更大探索，以及对Lyot光阑未对准的灵敏度的更容易的模拟。此外，切趾器现在可以在其原生制造分辨率下进行优化。
2020-12-18 astro-ph.EP astro-ph.IM
Lord of the Ring Gratings: Their use as image plane filters for coronagraphy
日冕测量是一种有效的技术，用于识别和表征在其母星的宜居带内运行的太阳系外行星。一个重要的日冕仪系列是基于放置在光学系统的中间像平面处的振幅或相位滤波器，将星光传播到位于仪器的出射光瞳平面处的所谓Lyot光阑之外。本文探讨了环形振幅和相位光栅用作像面日冕滤光片的可能性。它提出了一个最简单的情况下的振幅圆形光栅的理论分析，并介绍了一个反演范式相对于经典的Lyot日冕，通过交换其图像和光瞳掩模。各种类型的圆形光栅被认为是和他们的性能进行评估的帮助下，数值模拟。最有前途的解决方案。我们的结论是，高的星光衰减率是可行的，提供了系统已经仔细优化
2022-08-29 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
High-contrast imager for complex aperture telescopes (HiCAT): 11. System-level demonstration of the Apodized Pupil Lyot Coronagraph with a segmented aperture in air
本研究在HiCAT测试平台上系统级演示了APLC日冕仪，在分段孔径空气中实现6×10^-8（9%带宽）和2.4×10^-8（3%带宽）的高对比度，为未来宜居世界天文台提供关键验证。
2024-09-19 astro-ph.IM
Integrated coronagraphy and wavefront sensing with the PIAACMC
本文介绍将自相干相机和泽尼克波前传感器集成到PIAACMC中，以消除非共路像差，提升高对比度成像性能。
2023-10-16 astro-ph.IM
Low-order wavefront control using a Zernike sensor through Lyot coronagraphs for exoplanet imaging: II. Concurrent operation with stroke minimization
本研究在HiCAT测试台上异步运行高阶暗孔挖掘与低阶Zernike波前控制回路，验证了二者并行操作能有效抑制串扰，将暗孔对比度保持在优于5x10-8并提升稳定性，为未来大型空间望远镜的系外行星成像提供了有效路径。
2023-01-09 astro-ph.IM
Optimal Design of Shaped Pupil Lyot Coronagraph for China's Large Segmented Telescope
College of Future Technology, Peking University（北京大学未来技术学院）；Academy for Advanced Interdisciplinary Studies, Peking University（北京大学前沿交叉学科研究院）；National Biomedical Imaging Center, Peking University（北京大学国家生物医学成像中心）；Department of Astronomy, Xiamen University（厦门大学天文学系）；State Key Laboratory of Dark Matter Physics, Tsung-Dao Lee Institute & School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院李政道研究所暗物质物理全国重点实验室）；Department of Astronomy, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院天文学系）；The Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Peking University（北京大学科维理天文与天体物理研究所）；CAS Key Laboratory of Optical Astronomy, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台光学天文重点实验室）
本研究针对中国 EAST、LOT 等大口径拼接望远镜，优化设计了结合双变形镜自适应光学的成形光瞳 Lyot 日冕仪，模拟显示其可在 V、H、K 波段实现约 10⁻⁶~10⁻⁷ 的原始对比度，为高对比度系外行星成像提供了有前景的架构。
2026-10-15 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
The space coronagraph optical bench (SCoOB): 2. wavefront sensing and control in a vacuum-compatible coronagraph testbed for spaceborne high-contrast imaging technology
《2020年天文学和天体物理学十年调查》赞同将天基高对比度成像用于探测和表征可居住的系外行星作为未来十年的一个关键优先事项。为了促进类太空环境中星光抑制技术的成熟，我们正在亚利桑那大学开发空间日冕光学实验台（SCoOB），这是一种基于日冕碎片系外行星探测有效载荷（CDEEP）的新的热真空（TVAC）试验台，这是一种用于散射光中星周盘高对比度成像的小卫星任务概念。完成后，测试台将结合矢量涡旋日冕仪（VVC）与波士顿微机械公司（BMC）的Kilo-C微机电系统（MEMS）变形镜和自相干相机（SCC），目标是在可见光波长下原始对比度超过$10^{-8}$。在这篇论文中，我们报告了我们在空气中的波前传感和控制工作，包括光学系统的建成性能和焦平面波前控制算法的实现，以及使用电场共轭（EFC）和相关算法挖掘黑洞（焦平面中的高对比度区域）。
2022-08-03 astro-ph.IM
Coronagraph-based wavefront sensors for the high Strehl regime
本文提出基于二阶理想星冕仪与理想波前传感器相似性的双涡旋波前传感器（bivortex WFS），采用电荷-2涡旋掩模，在高斯特列尔比区域实现超越泽尼克波前传感器的灵敏度，并支持同时传感与星冕成像。
2024-10-23 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
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
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
The Roman Coronagraph Community Participation Program: Using the Zernike wavefront sensor for a full characterisation of the Roman Space Telescope and the Coronagraph Instrument
Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM（艾克斯马赛大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Laboratoire Lagrange, Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS（拉格朗日实验室，蔚蓝海岸大学，蔚蓝海岸天文台）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（喷气推进实验室，加州理工学院）
本研究主张启用罗曼空间望远镜日冕仪（CGI）搭载的双路泽尼克波前传感器（ZWFS），利用罗曼社区参与计划（CPP）的工具分析其灵敏度，以保障罗曼天文台稳定性并为HWO铺路。
2026-08-19 astro-ph.IM
High contrast imaging wavefront sensor referencing from coronagraphic images
高对比度成像（HCI）的一个关键挑战是区分散斑和系外行星信号。散斑的来源是大气残差和非共路像差的组合，非共路像差（NCPA）由于不能直接测量，且包含静态、准静态和动态分量，补偿起来特别困难。所提出的方法直接解决了补偿NCPA的挑战。算法DrWHO -直接增强波前启发式优化-是静态和动态NCPA的准实时补偿，用于提高图像对比度。它是一种基于图像的幸运成像方法，旨在寻找并不断更新波前传感器（WFS）的理想参考，包括NCPA，并更新WFS的新参考。这样做会更改AO循环的会聚点。我们在这里展示了DrWHO冠状造影后应用的第一批结果。DrWHO不依赖于任何模型，也不需要精确的波前传感器校准，适用于非线性波前传感情况。我们提出了在天空中使用金字塔WFS传感器与斯巴鲁日冕极端AO（SCExAO）仪器的性能。
2021-10-28 astro-ph.IM
Dual Purpose Lyot Coronagraph Masks for Simultaneous High-Contrast Imaging and High-Resolution Wavefront Sensing
为实现空间望远镜对地球级系外行星的直接高对比度成像，研究团队设计测试双用途Lyot日冕仪掩模，利用带外光同步实现波前传感与高对比度成像维持，还提出含超表面的二代方案并将在NASA HCIT开展测试。
2023-08-21 astro-ph.IM physics.optics
On-sky demonstration of low-order wavefront sensing and control with focal plane phase mask coronagraphs
通过大气光谱来表征系外行星的能力需要直接成像技术来将行星信号从明亮的恒星眩光中分离出来。直接探测系外行星的局限性之一，无论是地面还是空间日冕仪，都是指向误差和其他低阶波前像差。因此，衍射极限处的日冕照相检测灵敏度取决于焦平面掩模上游的低阶像差被校正得有多好。为了防止星光泄漏的相位掩模日冕仪的内部工作角，我们已经引入了一个基于Lyot低阶波前传感器（LLOWFS），使用拒绝星光在Lyot平面衍射感测像差。在本文中，我们提出的实施，测试和结果的LLOWFS的斯巴鲁日冕极端自适应光学系统（SCExAO）在斯巴鲁望远镜。我们用积分控制律控制了H波段矢量涡旋日冕的35个Zernike模和天空中的10个Zernike模。我们证明了一个闭环指向残差为0.02 mas在实验室和0.15 mas的天空中的数据采样使用最小的2秒曝光时间的科学相机。我们还将LLOWFS集成到SCExAO的可见光高阶控制回路中，在闭环运行中验证了红外科学通道和可见光波前传感通道之间的非共路指向误差的校正，指向残差为0.23 mas。
2015-06-20 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
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
Implementation and Characterization of the Vector Vortex Coronagraph on the SEAL Testbed
本研究在SEAL光学测试台上实现并表征了矢量涡旋日冕仪支路，结合ZWFS实测数据优化仿真以评估对比度限制，为后续用对比度衡量波前控制技术性能提供了实验基础。
2024-08-12 astro-ph.IM
Fundamental limits to high-contrast wavefront control
目前这一代的地面日冕照相仪器使用可变形反射镜来校正相位误差，并在小角度间隔下提高对比度。为了改进这些技术，目前开发了几种空间和地面仪器，使用两个可变形反射镜来校正相位和幅度误差。然而，随着波前控制技术的改进，更复杂的望远镜光瞳几何形状（支撑结构、分割）将很快成为这些下一代日冕仪的限制因素。本文讨论了在高对比度日冕探测中用变形镜进行波前控制的基本限制。我们从波前误差的解析处方开始，以及它们的波长依赖性，并通过日冕模型传播它们。然后，我们考虑几个波前控制架构，可变形反射镜的数量和它们在仪器的光学训练中的位置，以及可用于在有限带通上消除由这些波前误差散射的星光的算法。对于每一种配置，我们得出的剩余对比度的带宽和传入波前的属性的函数。当设定波前要求时，该结果具有后果，以及来自地面和空间的未来高对比度仪器的波前控制架构。特别是，我们表明，这些限制可以严重影响有效的外工作角，可以实现由一个给定的电晕放电仪器。
2017-10-10 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
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
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
Design study and first performance simulation of the ELT/MICADO focal plane coronagraphs
在本文中，我们提出的设计和预期的性能的经典Lyot日冕的高对比度成像模式的宽视场成像仪MICADO。MICADO是一个用于极大望远镜（ELT，以前的E-ELT）的近红外相机，具有宽视场，光谱和日冕照相能力。MICADO是ESO选择的首批轻型乐器之一。经过优化，可与MOARY模块提供的多共轭自适应光学校正一起工作，它还将利用望远镜的M4自适应镜进行SCAO校正，并进行高水平的轴上校正。在介绍MICADO高对比度成像模式的背景之后，我们描述了焦平面掩模和Lyot光阑的选择过程。我们还将展示在实际条件下获得的结果，考虑到AO残差，大气折射，噪声源和模拟观测角差分成像（ADI）模式。基于SPHERE对天空的结果，我们将讨论MICADO提供的对比度和角距的可实现的增益超过目前的10米级望远镜的仪器，特别是用于成像年轻的巨行星在非常短的距离附近的恒星以及行星在更广泛的轨道上围绕更遥远的恒星在年轻的恒星协会。
2018-04-04 astro-ph.IM
High-order wavefront sensing and control for the Roman Coronagraph Instrument (CGI): architecture and measured performance
本文介绍罗曼空间望远镜日冕仪（CGI）的高阶波前传感与控制架构，含地面在环运行模式，热真空测试显示其总原始对比度优于5×10⁻⁸，且当前限制非在轨性能下限。
2025-07-31 astro-ph.IM
Predictive wavefront control on Keck II adaptive optics bench: on-sky coronagraphic results
用于地面高对比度成像（HCI）的自适应光学（AO）系统的行为决定了仪器的可实现对比度。在大气的相干时间比AO系统的速度短的条件下，伺服滞后误差可以成为AO系统的主要误差项。当AO系统测量波前误差并随后应用校正（通常总共花费一毫秒或几毫秒）时，望远镜上方的大气湍流已经改变，导致伺服滞后误差。除了降低斯特列尔比之外，伺服滞后误差还导致沿日冕图像中主导风矢量方向的散斑积聚，严重限制了小角度间隔处的对比度。缓解该问题的一种策略是预测湍流在延迟时间上的演变。我们的预测波前控制算法最大限度地减少，在均方意义上，波前误差的延迟，并已实施的凯克II AO工作台。在本文中，我们报告我们的算法的最新结果，并讨论更新算法本身。我们探讨如何调整各种过滤器参数的基础上白天的实验室测试和天空测试。我们表明，减少在剩余均方波前误差的预测相比，泄漏积分器（凯克的标准控制器）上实现凯克为三个单独的夜晚。最后，我们首次提出了白天和天空测试的对比度改进。使用凯克的NIRC 2仪器的L波段涡旋日冕，我们发现在3 λ/D的分离处的对比度增益高达2，并且对于更大的分离（3-7 λ/D）高达3。
2022-05-27 astro-ph.IM
Demonstration of simultaneous PIAA- coronagraphy and wavefront sensing using a single metasurface-based focal-plane optic
Leiden University（莱顿大学）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；University of Arizona（亚利桑那大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）；Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台昴星团望远镜）；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）；Draper Laboratory（德拉珀实验室）；Kirtland Air Force Base（基尔兰空军基地）；Durham University（杜伦大学）
本研究制备了混合超表面焦平面光学元件，可在H波段两个中间波段滤光片分别充当复杂掩模日冕仪与泽尼克波前传感器，地面测试验证了其波前传感及日冕观测的功能。
2026-08-26 astro-ph.IM
Status of predictive wavefront control on Keck II adaptive optics bench: on-sky coronagraphic results
用于地面高对比度成像（HCI）的自适应光学（AO）系统的行为决定了仪器的可实现对比度。在大气的相干时间比AO系统的速度短的条件下，伺服滞后误差成为AO系统的主要误差项。当AO系统测量波前误差并随后应用校正（总共花费1到2毫秒）时，望远镜上方的大气湍流已经改变。除了降低斯特列尔比之外，伺服滞后误差还导致沿日冕图像中主导风矢量方向的散斑积聚，严重限制了小角度间隔处的对比度。缓解这个问题的一个策略是预测湍流在延迟上的演变。我们的预测波前控制算法在均方意义上最大限度地减少了延迟，并已在Keck II AO工作台上实施。在本文中，我们报告我们的算法的最新成果，并讨论更新的算法本身。我们探讨如何调整各种过滤器参数的基础上，白天的实验室测试和天空测试。我们表明减少剩余均方波前误差的预测相比，泄漏积分器上实现凯克。最后，我们提出了对比度的改善，白天和天空测试。利用Keck的NIRC 2仪器的L波段涡旋日冕仪，我们发现在3~ $λ/D$的分离处，对比度增益为2.03，在更大的分离处（4-6~ $λ/D$），对比度增益可达3。
2021-08-19 astro-ph.IM
Extreme coronagraphy with an adaptive hologram Simulations of exo-planet imaging
目标。我们提出了一种解决方案，以提高性能的日冕仪的检测系外行星。方法.我们数值模拟了几种日冕系统，目的是评估与自适应全息图获得的增益。结果本文介绍了用波前起伏为λ/20的变迹Lyot日冕仪观测到的恒星和行星之间的流量比（Fs/Fp）的探测极限。λ/100）的系数增加了10^3.4（分别为10^5.1）时配备全息图。结论.这项技术可以提供直接成像的exo-Earth在11秒差距的距离与6.5米的空间望远镜，如JWST的光学质量的HST。
2009-07-02 astro-ph.IM
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
Enhanced wavefront sensing for the Roman Coronagraph Instrument: Gaussian probes and compact model validation
LIRA, Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité, CY Cergy Paris Université, CNRS（巴黎天文台，PSL大学，索邦大学，巴黎西岱大学，CY塞尔吉巴黎大学，法国国家科学研究中心）；Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange（蔚蓝海岸大学，蔚蓝海岸天文台，法国国家科学研究中心）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（喷气推进实验室，加州理工学院）；Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM（艾克斯马赛大学，法国国家科学研究中心，法国国家空间研究中心）；NASA Ames Research Center（美国国家航空航天局阿姆斯特朗飞行研究中心）；Department of Astronomy & Astrophysics, University of California, Santa Cruz（加利福尼亚大学圣克鲁兹分校天文学与天体物理学系）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）
研究罗曼日冕仪增强型波前传感，核心方法是用高斯探测器进行电场估计并通过无噪声紧凑软件模型模拟，主要贡献是展示其能增加信噪比、减少曝光时间等好处，被选为2027年初罗曼首个技术演示。
2026-07-24 astro-ph.IM
Zernike Mode Sorting with Vortex Phase Filters: Perfect Coronagraphs and Ideal Wavefront Sensors
本文提出一种基于涡旋相位滤波器的泽尼克模式排序架构，可实现无损无串扰的波前传感与日冕仪，达到量子灵敏度极限，助力系外行星高对比度成像。
2025-10-24 astro-ph.IM physics.optics
Performance Calibration of the Wavefront Sensor's EMCCD Detector for the Cool Planets Imaging Coronagraph Aboard CSST
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，中国科学院南京天文光学技术研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
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
Reduced Order Estimation of the Speckle Electric Field History for Space-Based Coronagraphs
在高对比度的天基日冕仪中，对最暗淡的系外行星成像的主要限制因素之一是残余星光（斑点）的时变性质。现代方法试图区分星光和其他光源的强度，但没有一种方法将天基系统的模型纳入其中，这种模型可以考虑到可变形反射镜的致动。相反，我们建议制定的电场方面的估计问题，同时允许抖动的变形镜。我们的降阶方法类似于基于强度的PCA（例如KLIP），尽管在某些假设下，它需要相当低数量的电场模式。我们说明了这一点的WFIRST混合动力Lyot日冕物质抛射的CNOSCO模拟。
2019-07-03 astro-ph.IM
Experimental study of a low-order wavefront sensor for the high-contrast coronagraphic imager EXCEDE
EXCEDE（系外行星星周环境和磁盘探测器）飞行任务是美国航天局选定用于技术开发的，其目的是研究系外行星系统的形成、演变和结构，并将星周环境的特征确定为恒星宜居带。它由一个0.7米的望远镜组成，配备了一个相位诱导振幅切趾日冕仪（PIAA-C）和一个2000单元的MEMS变形镜，能够在1.2 λ/D时达到1 e-6的原始对比度，在2 λ/D以上达到1 e-7。实现这些对比度的关键挑战之一是使用低阶波前传感器（LOWFS）去除低阶像差。NASA艾姆斯研究中心目前正在开发一个模拟星光抑制系统的实验，其中包括一个以500 Hz实时控制倾斜/倾斜模式的LOWFS。LOWFS使我们能够将倾斜/倾斜干扰降低到1 e-3 lambda/D rms，将之前的对比度提高十倍，在1.2和2 lambda/D之间达到8 e-7。线性二次高斯（LQG）控制器目前实施，以改善甚至更多的结果，通过减少残余振动。该试验台表明，低阶扰动的良好知识是高对比度成像的关键资产，无论是用于实时控制还是用于后处理。
2013-09-06 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
