High-contrast imager for complex aperture telescopes (HiCAT): 8. Dark zone demonstration with simultaneous closed-loop low-order wavefront sensing and control
本文在HiCAT测试平台上演示了分段孔径日冕仪的高对比度成像，通过低阶波前传感与控制同步闭环，在静态和动态条件下达到并维持暗区对比度，并分析了限制因素。
2024-09-19 astro-ph.IM
Impact of segmented deformable mirrors on high-contrast testbeds for exoplanet imaging with future large space telescopes: contrast stability assessment on the HiCAT bench
Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）；Observatoire de la Côte d’Azur（蔚蓝海岸天文台）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Laboratoire Lagrange（拉格朗日实验室）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Max Planck Institute for Astronomy（马克斯·普朗克天文学研究所）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；LIRA, Observatoire de Paris（巴黎天文台LIRA）；Thales Alenia Space（泰雷兹阿莱尼亚太空公司）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）；California Institute of Technology（加州理工学院）
研究段式变形镜在高对比度测试平台上的稳定性及其对冠状仪成像的影响，通过HiCAT台架验证段式镜面的对比稳定性，发现微小偏移会导致对比度下降，强调需优化段式镜面的同相位感测与控制策略。
2026-04-28 astro-ph.IM
Mid-order wavefront control for exoplanet imaging: preliminary characterization of the segmented deformable mirror and Zernike wavefront sensor on HiCAT
本文在HiCAT试验台上表征基于Zernike传感器的中阶波前控制系统，测量37分块Iris-AO可变形反射镜步长与MOWFS检测限，为未来空间望远镜高对比度系外地球成像提供依据。
2024-09-09 astro-ph.IM
A parameter scan of dark zone maintenance for high-contrast imaging of exoplanets using theoretical and experimental implementations
针对系外行星高对比度成像的波前稳定需求，本文在HiCAT测试台与模拟器上对暗区维持（DZM）方法开展参数扫描，对比理论对比度边界与实验性能，发现二者存在约1.5个数量级差异，为未来空间望远镜任务提供实验参考。
2025-03-20 astro-ph.EP astro-ph.IM
First light of a holographic aperture mask: Observation at the Keck OSIRIS Imager
我们报告的设计，施工和调试的原型孔径掩模技术实施的凯克OSIRIS成像仪：全息孔径掩模。全息孔径掩模（HAM）旨在（i）通过使用相位掩模选择性地组合多个干涉图中望远镜光瞳上的所有子孔径来增加稀疏孔径掩模（SAM）的吞吐量，以及（ii）增加低分辨率光谱能力。使用液晶几何相位图案，我们制造的HAM掩模，使用11孔SAM设计作为中心组件和全息组件，包括19个不同的子孔径。由于多层液晶的实现，掩模在1.1至2.5微米范围内具有高于96%的衍射效率。我们创建了一个管道，从中央组件中提取单色闭合相位，以及从全息组件中提取多波长闭合相位。我们在实验室和天空中测试了HAM面具的性能。全息组件产生26个闭合相位，其光谱分辨率在R $\sim$ 6.5和R $\sim$ 15之间。2019年4月19日，我们在Hbb滤光片（$λ_0 = 1638$ nm和$Δλ= 330$ nm）中观测了双星HDS 1507，并检索到独立波长仓的恒定分离为120.9 $\pm 0.5$ mas，这与文献值非常吻合。对于实验室测量和未分辨参考星的观测，我们记录了非零闭合相位-一个潜在的系统误差来源，我们追踪到HAM光学的偏振泄漏。我们建议将来进行升级，以提高性能，将这种影响降低到可接受的水平。全息孔径掩模是SAM的简单升级，具有增加的吞吐量和提供新的差分可观测量的同时低分辨率光谱学的新能力。
2021-04-22 astro-ph.EP astro-ph.IM
Wavefront tolerances of space-based segmented telescopes at very high contrast: Experimental validation
内容：从太空中探测和表征类地系外行星（系外地球）需要在$10^{-10}$对比度水平下具有极好的波前稳定性。特别是在分段望远镜上，由同相误差引起的像差导致通过日冕的光泄漏，使成像性能恶化。这些都需要加以限制，以促进直接成像的exoEarths。目的：我们进行实验室验证的分析公差模型，使我们能够确定波前误差的要求，在$10^{-6} - 10^{-8}$对比度制度，一个分割的瞳孔与经典的Lyot coronagrance。我们打算将结果与模拟进行比较，我们的目标是建立一个误差预算的高对比度成像仪复杂孔径望远镜（HiCAT）测试平台上的分段镜。研究方法：我们使用基于对的分析模型从空间（PASTIS）的分段望远镜成像测量一个真正的高对比度仪器的对比度影响矩阵，并使用分析模型反演计算每段波前误差容限。我们通过测量符合这些要求的分段镜状态的对比度响应，在HiCAT测试平台上验证这些公差。结果如下：实验测量的光学影响矩阵在HiCAT测试平台上成功测量，我们从中推导出正确产生目标对比度水平的各个段公差。此外，从一个给定的段协方差矩阵预测对比度的平均值和方差的分析表达式，实验证实。
2021-10-27 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
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
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 Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph for the James Webb Space Telescope -- IV. Aperture Masking Interferometry
詹姆斯·韦伯太空望远镜的近红外成像仪和无狭缝摄谱仪（JWST-NIRISS）携带着一个7孔非冗余掩模（NRM），这是太空中第一个这样的干涉仪，工作在3 - 5个\micron~波长，亮限为W2的$\simeq 4$星等。我们描述了NIRISS孔径掩模干涉（AMI）模式，以帮助潜在的观察者了解其基本原理，提出了一些科学案例，解释其操作的观测策略，指出如何AMI建议可以开发数据模拟，以及如何AMI数据可以分析。我们还介绍了AMI调试的主要结果。由于相关的核相位成像（KPI）技术受益于AMI操作策略，我们还介绍了NIRISS KPI方法和分析技术，包括一个新的用户友好的KPI管道。NIRISS KPI亮限为$\simeq 8$ W2量级。AMI（和KPI）实现了$\sim 70$质量的内工作角，该内工作角在$\sim 400$质量的NIRCam内工作角内，用于其在可比波长处的圆形掩模日冕仪。
2022-11-07 astro-ph.IM
The MICADO first light imager for the ELT: Sparse Aperture Masks, design and simulations
本文介绍了 ELT 首光成像仪 MICADO 的高对比度成像模式中两种稀疏孔径掩模的设计方案与模拟结果，通过瞳面干涉成像突破衍射极限，用于系外行星和星周盘的探测与表征。
2024-08-30 astro-ph.IM
Cophasing the Planet Formation Imager
行星形成成像仪（PFI）是一个非常大的光学干涉仪项目，旨在获得行星形成过程的图像，其尺度小到巨型系外行星的希尔球。它的主要科学仪器将在热红外线下工作，但它将在近红外线下同相工作，这也需要一些科学成像能力。PFI成像和分辨率规格意味着12至20个孔径和基线的阵列高达几公里，在近红外相干幅度高达10。本文讨论了各种同相结构和相应的最小直径的个别孔径，这是主要因素的PFI成本估计。从全球分析成对条纹传感器的可能组合，我们表明，在目前的干涉仪中使用的传统方法意味着使用过大的望远镜，我们指出的创新策略，将允许建设PFI与负担得起的孔径小于2米的直径。具有最佳潜力的方法似乎是基于“双光束空间滤波器”的分级条纹跟踪，其使相邻望远镜对与双望远镜条纹跟踪器的所有效率同相，并且将大部分通量传输，就好像它是由独特的单模孔径产生的一样，以同相成对的孔径，然后成对的孔径组。我们还考虑适应PFI的更传统的方法，如重力像条纹跟踪器或单个或多个链的2T条纹跟踪器的组合。
2016-10-26 astro-ph.IM
Comparison of Fast, Hybrid Imaging Architectures for Multi-scale, Hierarchical Aperture Arrays
本研究针对射电天文多尺度分层孔径阵列的成像需求，对比四种数据处理架构的计算成本，结合多个规划中阵列的参数确定最优混合架构方案，为相关阵列设计提供指导。
2024-11-26 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
Implementation of a broadband focal plane estimator for high-contrast dark zones
使用直接成像光谱学表征系外行星大气需要在宽波长范围内的高对比度。我们研究了最近提出的焦平面波前估计算法，专门使用宽带图像估计的电场。因此，与传统的单波长方法相比，这种方法降低了复杂性和观测开销。电场被估计为与成对探测技术的单色强度的非相干总和。本文涵盖了该算法的详细实施和应用程序的高对比度成像仪复孔径望远镜（HiCAT）的测试平台，其目标是比较宽带和传统的窄带滤波器方法之间的性能。
2021-08-18 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Imaging calibration of AstroSat Cadmium Zinc Telluride Imager (CZTI)
AstroSat是印度第一个太空天文台，于2015年9月28日发射。AstroSat上的有效载荷之一是碲锌镉成像仪（CZTI），在硬X射线下工作。CZTI采用二维编码孔径掩模进行成像。在本文中，我们讨论了各种图像重建算法所采用的测试和校准的CZTI的成像能力和CZTI的地面以及在轨图像校准的结果。
2021-08-15 astro-ph.IM
Planet Formation Imager: Project Update
行星形成成像仪（PFI）是一个近红外和中红外干涉仪项目，其驱动科学目标是直接成像行星形成的关键阶段，包括年轻的原行星本身。在这里，我们将介绍科学工作组（SWG）工作的最新情况，包括在行星形成的组装阶段对尘埃结构的新模拟，以及作为质量和年龄函数的吸积和非吸积年轻系外行星的定量检测效率。我们使用这些结果来激励两个参考PFI设计，包括a）12个3米望远镜，最大基线为1.2公里，专注于年轻的系外行星成像，b）12个8米望远镜，优化了更广泛的年轻系外行星和原行星盘成像到150 K H2O冰线。ESO/VLTI配备了4x 8米的望远镜，原则上已经可以探测到年轻的系外行星，而MATISSE、Hi-5和Heimdallr等项目是重要的PFI探路者。我们还讨论了使PFI更负担得起的技术发展状况，包括廉价，小视场，大孔径望远镜的新设计的进展和基于立方体卫星的空间干涉测量的前景。
2018-07-30 astro-ph.EP astro-ph.IM
Characterization of lemniscate atmospheric aberrations in Gemini Planet Imager data
为了研究大气视宁度对自适应光学成像系统的影响，建立了一个模拟大气视宁度影响的半解析框架。仿真结果表明，由于伺服滞后引起的孔径补偿相位误差具有与风传播方向正交的优先方向，当傅立叶变换到像平面上时，沿风向呈现其特征双纽线形状。我们开发了一个度量，以量化的分数标准偏差的影响，这种像差在一个环中心周围的PSF，并使用望远镜指向相关的大气模型，NOAA GFS的数据与这种效果。我们的结果表明，高度为100-200 hPa（相当于海拔10-15 km）的急流与强蝴蝶高度相关（13.2 $σ$），而地面风和其他层或多或少不相关。
2018-07-18 astro-ph.EP 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
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
NIRISS aperture masking interferometry: an overview of science opportunities
JWST的近红外成像仪和无狭缝光谱仪（NIRISS）包括一个孔径掩蔽干涉（AMI）模式，设计用于2.7μm和4.8μm之间。在这些波长下，它将具有JWST上任何模式中最高的角分辨率，并且对于微弱目标，具有任何现有或计划中的基础设施。NIRISS AMI特别适合探测年轻大质量行星的热发射，并将允许对GPI和SPHERE自适应光学巡天发现的系外行星的中红外通量进行表征。它还将通过天体测量加速度直接探测GAIA发现的大质量行星，这是有史以来第一次有机会获得非过境巨行星的质量和通量测量。NIRISS AMI还将使活动星系核的核环境研究成为可能。
2014-06-26 astro-ph.IM
The James Webb Space Telescope Aperture Masking Interferometer
在不到一年的时间里，詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）将继承世界上最杰出的红外天文台的衣钵。JWST将携带一个孔径掩蔽干涉仪（AMI），作为近红外成像仪和无狭缝光谱仪（NIRISS）仪器的支持操作模式之一。在这样一个强大的平台上，AMI模式将提供有史以来发射到太空中的最先进和最具科学能力的干涉仪，在灵敏度上超过之前的任何东西。在这里，我们提出了关键方面的设计和调试的设施：数据模拟（$\texttt{ami_sim}$），干涉观测值的提取使用两种不同的方法（$\texttt{IMPLANEIA}$和$\texttt{AMICAL}$），更新的AMI的预期性能，和我们的参考星审查程序。
2022-01-05 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
Wide-field Ultraviolet Imager for Astronomical Transient Studies
虽然紫外（UV）域在天文瞬变事件的研究中起着至关重要的作用，但紫外时域天空仍有很大一部分未被探索。我们设计了一种宽视场紫外成像仪，可以在一系列可用的平台上飞行，例如高空气球，立方体卫星和更大的太空任务。主要的科学目标是天文源的变化，瞬变的检测，如超新星，新星，潮汐破坏事件，并表征活动星系核的变化。该仪器具有80 mm孔径，圆形视场为10.8度，角分辨率约为22 arcsec，以及240-390 nm光谱观察窗口。该仪器的检测器是基于微通道板（MCP）的图像增强器，具有光子计数和积分功能。实现了基于FPGA的探测器读出机制和实时数据处理。该成像器的设计使其重量轻、结构紧凑的特性非常适合立方体卫星的尺寸。在这里，我们提出了各种设计和开发方面的UV宽场瞬态探测器。
2018-01-31 astro-ph.IM
The Infrared Imaging Spectrograph (IRIS) for TMT: Prototyping of cryogenic compatible stage for the Imager
IRIS成像仪需要在真空和低温环境下工作的光学机械平台。此外，IRIS成像仪的载物台需要在不进行维护的情况下使用10年。为了实现这些要求，我们决定制作具有80 mm净孔径的两轴载物台原型。样机设计为双层载物台，上部为旋转载物台，下部为直线载物台。大多数组件的选择是为了利用现有天文仪器的遗产。相比之下，带有润滑剂的机械部件，如轴承、直线运动导轨和滚珠丝杠，经过改进后可以在低温环境中生存。进行了性能验证测试，以评估如摆动，旋转和线性定位误差的误差。我们实现了0.002 $\rm deg_{rms}$摆动、0.08 $\rm deg_{0-p}$旋转定位误差和0.07 $\rm mm_{0-p}$平移定位误差。并进行了预期载荷条件下的耐久性试验。在本文中，我们报告的机械设计，制造，性能和耐久性的原型的细节。
2016-08-05 astro-ph.IM
James Webb Space Telescope Optical Simulation Testbed V: Wide-field phase retrieval assessment
詹姆斯·韦伯太空望远镜（英语：James Webb Space Telescope，JWST）光学模拟试验台（英语：Optical Simulation Testbed，JOST）是一个用于波前传感和控制的硬件模拟器，旨在产生类似JWST的图像。JWST三反射镜anastigmat的模型实现了三个镜头的形式库克三，它提供了JWST的光学质量超过相当于一个NIRCam模块的领域。一个虹膜AO六边形分段镜代表JWST的主要。这种设置成功地产生了与预期的JWST飞行中点扩散函数（PSF）和来自低温测试的NIRCam图像极其相似的图像，就PSF形态和相对于衍射极限的采样而言。将主镜分割成子孔径会给大型天基望远镜（如JWST）的波前传感和控制（WFS&C）带来复杂性。JOST为此类观测站的调试和维护活动提供了独立分析WFS&C情景的平台。我们提出了一个更新的测试平台，包括单场和宽场对准结果的当前状态。我们在宽视场内评估JOST的光学质量，为未来实施不同的波前传感算法提供信息，包括当前实施的相位分集线性化算法（LAPD）。JOST补充了空间望远镜科学研究所Makidon实验室的其他工作，包括用于复杂孔径望远镜（HiCAT）测试平台的高对比度成像仪，该测试平台研究分段孔径望远镜的日冕测量。除JWST外，我们还打算将JOST用于未来大型分段空间望远镜（如LUVOIR）的WFS&C研究。
2018-10-15 astro-ph.IM
Triple Range Imager and POLarimeter (TRIPOL) --- A Compact and Economical Optical Imaging Polarimeter for Small Telescopes
我们报告的设计理念和性能的紧凑，重量轻，经济的成像偏振计，TRIPOL（三重范围成像仪和偏振计），能够同时光学成像和偏振。TRIPOL使用两个分色镜将波长为400至830 nm的光束分成g '、r'和i '波段，并使用消色差半波片和线栅测量偏振。TRIPOL的高精度使其成为小型望远镜的有用工具，用于测光和偏振测量时变和波长相关现象。TRIPOL是为口径约1米的卡塞格伦望远镜设计的。本文介绍了TRIPOL的工程考虑，并比较了预期与观察到的性能。利用鹿林1米望远镜和100秒积分，在信噪比为10的条件下，极限星等g' ~ 19.0等，r' ~ 18.5等，i' ~ 18.0等，符合设计要求。仪器偏振测量为~ 0.3%，在三个波段。两个应用，一个恒星形成云IC 5146，另一个年轻的变量GM Cep，作为演示。
2019-05-06 astro-ph.IM
Speckle simulation tool for automated modelling of a large range of telescope aperture to fried parameter ratios
通过多层大气湍流物体重建的散斑成像仪（SIMULATOR）是一种基于实验室的测试平台仪器，用于测试光学领域中基于散斑相关的技术。然而，该仪器可用作后处理技术或算法（如幸运成像、相位分集方法等）的测试平台。SIMULATOR可使用三层湍流屏幕模拟3D大气湍流行为，为用户提供对重要站点特征（如风廓线、全球fried参数、全球等晕斑、中层和高层高度效应等。该试验台的独特之处在于，它可以准确地模拟广泛的场地和望远镜特性，而无需人工干预或调整参数。目前的版本可以处理高达$0.3^{\circ}$的视场（FoV），带宽范围从4860到6560 nm，并且可以覆盖高达83 km的大气湍流高度。
2022-08-10 astro-ph.IM
The MICADO first light imager for the ELT: design and performance of the Focal Plane Mechanism prototype
本文针对 ELT 的 MICADO 仪器焦平面机构，提出磁耦合蜗杆齿轮驱动方案，以满足 15 μm RMS 重复定位精度并避免机械磨损，并报告了低温环境下的原型测试结果。
2024-09-03 astro-ph.IM
Noise-Compensating Algebraic Reconstruction for a Rotating Modulation Gamma-Ray Imager
旋转调制器（RM）是通过调制和检测入射光子来间接成像物体场景的一类技术之一。RM与更常见的成像技术，旋转调制准直器和编码孔径的比较，揭示了仪器重量和复杂性，灵敏度，角分辨率和图像保真度的权衡。在高能量（数百千电子伏至兆电子伏），宽视场，卫星或气球载天体物理调查任务的情况下，RM被证明是一个有吸引力的选择时，再加上重建算法，可以同时实现超分辨率和抑制波动所产生的统计噪声。我们描述的噪声补偿代数重建（NCAR）算法，这是表现得比传统的去卷积技术，大多数对象场景分布。从蒙特卡罗模拟的结果表明，NCAR实现超分辨率，可以解决多个点源和复杂的分布，并表现为模糊旁瓣的真实源位置的噪声，而不是虚假的峰值在图像中的其他地方看到与其他技术。
2010-10-12 astro-ph.IM
Precise Throughput Determination of the PanSTARRS Telescope and the Gigapixel Imager using a Calibrated Silicon Photodiode and a Tunable Laser: Initial Results
我们使用了一个精密校准的光电二极管作为基本的计量参考，以确定PanSTARRS望远镜和千兆像素成像仪的相对吞吐量，从400 nm到1050 nm。我们的技术使用可调谐激光器作为透射平场屏幕上的照明源。我们确定的全孔径系统的吞吐量作为波长的函数，包括（在一个单一的积分测量）的反射镜反射率，滤波器和校正器的光学传输功能，和检测器的量子效率，通过比较在CCD阵列中的每个像素所看到的光的精确校准的硅光电二极管测量。这种方法使我们能够确定整个系统的相对吞吐量作为波长的函数，对于仪器中的每个像素，而无需观测天体标准。我们提出了有前途的初步结果，从这个PanSTARRS系统的特性，我们使用合成光度法来评估由于整个视野的吞吐量变化的光度扰动。
2010-03-17 astro-ph.IM
Prospect for UV observations from the Moon. III. Assembly and ground calibration of Lunar Ultraviolet Cosmic Imager (LUCI)
月球紫外宇宙成像仪（LUCI）是一个近紫外（NUV）望远镜，带有全球面镜，设计和建造用于与印度队一起执行月球任务的科学有效载荷-印度队最初进入谷歌月球X奖。由于没有大气层和电离层，从月球进行观测提供了一个独特的机会，即建立一个稳定的平台，在所有波长上都可以无障碍地观察空间。LUCI是一个80毫米口径的望远镜，视场为27.6“x 20.4”，空间分辨率为5“，将在NUV（200-320纳米）范围内扫描天空，寻找瞬变源。我们在这里描述整个仪器的组装、对准和校准。LUCI现在存放在1000级洁净室中，并将交付给我们的飞行合作伙伴，准备飞行。
2019-04-01 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
ELT Contributions to The First Explosions
大孔径和灵敏的光学和近红外成像光谱仪将使ELT系统能够在远距离观察一些超新星，深入到超新星首次出现时的宇宙学历史。
2019-03-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Rapid characterization of exoplanet atmospheres with the Exoplanet Transmission Spectroscopy Imager (ETSI)
本文介绍了系外行星透射光谱成像仪（ETSI），通过结合低分辨率光谱仪与多波段滤光片，利用共径多波段成像技术，仅需中等口径望远镜即可在单次凌星中快速表征系外行星大气，实现近光子极限观测以筛选后续高价值目标。
2025-03-05 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
A Real-Time, All-Sky, High Time Resolution, Direct Imager for the Long Wavelength Array
射电天文学的未来将需要具有更高灵敏度的大收集区域，更快调查速度的宽视场以及相对于当前能力的有效计算和数据速率的仪器。我们描述了第一次成功部署的电场并行成像相关器（EPIC）的LWA站在塞维利亚，新墨西哥州，美国（LWA-SV）。EPIC是大型干涉仪计算问题的解决方案。通过对来自天线的信道化电场进行实时网格化和空间傅立叶变换，EPIC去除了所有天线电压对的显式交叉相乘以合成孔径，从而将计算缩放从$\mathcal{O}(n_a^2)$减少到$\mathcal{O}(n_g \log_2 n_g)$，其中$n_a$是天线的数量，而$n_g$是网格点的数量。这不仅节省了密集阵列的计算成本，而且实时产生非常高的时间分辨率图像。基于GPU的实现使用现有的LWA-SV硬件和高性能流框架Bifrost。我们研究的EPIC部署的实际细节和验证的成像性能，通过检测流星的影响，在大气中使用连续的全天空成像在50毫秒的时间分辨率。
2019-04-25 astro-ph.IM
KalAO the swift adaptive optics imager on 1.2m Euler Swiss telescope in La Silla, Chile
KalAO是一个天然导星自适应光学成像仪，将安装在智利拉西拉1.2米欧拉瑞士望远镜的第二个Nasmyth焦点上。该系统的初始设计灵感来自RoboAO，并进行了修改，以便在自然导航星（NGS）模式下运行。KalAO的建立是为了通过主要来自TESS卫星调查的后续候选者来搜索行星宿主恒星的双星。光学设计针对450 - 900 nm波长范围进行了优化，并配备了SDSS \emph{g,r,i,z}滤光片。该系统的设计波前控制到$I$-星等11星，以探测相同的参数空间的径向速度仪器，如HARPS和NIRPS。该系统的主要组成部分是一个11 × 11 10.9厘米的子孔径电子倍增CCD（EMCCD）夏克哈特曼波前传感器，140致动器微机电系统（MEMS）变形镜，快速翻转/倾斜镜，和图形处理单元（GPU）供电乙二醇冷却实时计算机。它的设计运行频率高达1.8kHz，以检测接近150mas可见光衍射极限的同伴。实时自适应光学控制使用在GPU上运行的CACAO软件。如果新冠病毒限制解除，该仪器计划于2021年初在智利投入使用。
2020-12-16 astro-ph.IM
Fine cophasing of segmented aperture telescopes with ZELDA, a Zernike wavefront sensor in the diffraction-limited regime
分段孔径望远镜需要一个从粗对准到监测过程的连续步骤的对准程序，以便为系外行星成像等严格的科学操作提供非常高的光学质量图像。最后一步，称为精细定相，要求在衍射限制制度的高灵敏度波前传感和控制系统，以实现纳米精度的片段对齐。在这种情况下，Zernike波前传感器代表了这种校准的有前途的选择。一个被称为Zernike单元的概念，用于分段定相（ZEUS），以前是为地面应用开发的，用于在有限视野图像下运行。然而，这样的概念不适合于与衍射限制图像的精细同相。我们重新访问ZELDA，泽尔尼克传感器，是为测量系外行星直接成像仪中的残余像差而开发的，以测量衍射限制制度中的节段活塞，尖端和倾斜。我们引入了一种新的传感器信号的分析方案，该方案依赖于活塞，尖端和倾斜估计器的每一段，并提供概率的见解来预测作为初始波前误差的函数的闭环校正的成功。该传感器明确地同时检索段活塞和倾斜倾斜不对准。我们的计划允许校正这些错误在闭环操作下降到近零残差在几次迭代。该传感器还显示出对部件未对准的低灵敏度和与相对明亮的自然引导星一起操作的高能力。我们的同相传感器依赖于现有的掩模技术，使该概念在未来的太空任务中已经可用于分段孔径。
2017-04-18 astro-ph.IM
Characteristic Count Rate Profiles for a Rotating Modulator Gamma-Ray Imager
旋转调制是一种用于在硬X射线和软伽马射线能量带中间接成像的技术，其可以提供优于高能量下的编码孔径成像的优点。旋转调制器（RM）由通常等距间隔开的共面平行板条的单个掩模组成，所述掩模悬挂在圆形非成像检测器阵列上方。掩模旋转，在时间上调制目标场景的传输图像。每个检测器的测量的计数率分布以掩模旋转周期为模进行折叠，并且使用预定的特征调制分布来重建目标场景。使用蒙特卡罗模拟来导出特征计数率曲线是准确的，但计算昂贵;分析方法由于其计算速度而优选。我们提出的标准和一个新的先进的特性公式描述的调制模式的RM;后者是一个更强大的描述的仪器响应开发的一部分，宽视场高分辨率望远镜的伽玛射线天文学的设计。我们研究了一个近似的先进的公式，以简化重建软件，提高计算速度，并评论的固有局限性和实用性的方法。最后，我们显示比较标准的公式，并证明图像重建从蒙特卡罗模拟。
2010-12-13 astro-ph.IM
Active compensation of aperture discontinuities for WFIRST-AFTA: analytical and numerical comparison of propagation methods and preliminary results with a WFIRST-AFTA-like pupil
在日冕仪焦平面中寻求最高对比度水平的新前沿现在是校正由越来越复杂的孔径在科学相机处引入的大衍射伪影效应。用于WFIRST/AFTA任务的日冕仪将是第一个具有两个可变形反射镜波前控制系统的太空仪器。无论这些多变形镜的控制算法如何，它们都必须依赖于对由光瞳外表面引入的传播效应的快速准确的模拟。在本文的第一部分中，我们提出了不同的近似来模拟这些传播效应的解析描述。在附录A中，我们通过分析证明，在引起会聚光束的表面的特殊情况下，菲涅耳方法对这些效应的模拟产生高保真度。我们提供了数值模拟显示这种效果。在第二部分中，我们使用这些工具的框架中的主动补偿孔径不连续性技术（ACAD）适用于瞳孔几何形状类似于WFIRST AFTA。我们提出了这些模拟的背景下的高对比度成像器的光学布局复杂的孔径望远镜，这将测试ACAD的光具座。分析的结果表明，使用ACAD方法，变迹光瞳lyot coronagnets和我们目前的变形镜的性能，我们能够获得，在数值模拟中，一个黑洞的AFTA样的瞳孔。我们的数值模拟表明，我们可以获得比$2.10^{-9}$更好的对比度在单色光和优于3.e-8的10%带宽之间的5和14 λ/D。
2016-01-15 astro-ph.IM
Improvements on Fresnel arrays for high contrast imaging
菲涅耳衍射阵列成像仪（FDAI）是基于法国图卢兹天体物理学和行星学研究所（IRAP）开发的一种新的空间望远镜光学概念。对于可见光和近红外，它已经证明了其在分辨率和动态范围方面的性能。我们现在提出它的天体物理应用在紫外线的孔径从6到30米，旨在在紫外线微弱的天体物理源成像接近明亮的，以及其他应用需要高动态范围。当然，该项目首先需要一个小孔径的试验任务，以验证空间概念。我们将与西班牙和俄罗斯的研究所合作，提议在国际空间站（ISS）上搭载一个菲涅耳成像仪的小型原型，并实施一项将技术测试和天体物理目标相结合的计划。光谱域应包含$α$线（$λ= 121$ nm）。作为其准备工作的一部分，我们改进了菲涅耳阵列设计，以获得更好的紫外点扩散函数，目前在260 nm处工作的小型实验室原型上。此外，我们计划验证一个新的光学设计和色彩校正适应紫外线。在这篇文章中，我们提出的数值传播的结果显示，通过结合和调整三种方法：中央闭塞，优化的酒吧网举行的菲涅尔环，正交切趾的动态范围的改善。我们简要介绍了建议的天体物理方案的试用任务与这样的紫外光学。关键词：菲涅耳阵列--衍射光学--紫外成像--切趾--高动态范围--高角分辨率--系外行星
2018-01-03 astro-ph.IM
Modal estimation of high-order wavefront drifts on coronagraphic testbeds for high-contrast direct imaging of exoplanets
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；California Institute of Technology（加州理工学院）；Jet Propulsion Laboratory（喷气推进实验室）；Rensselaer Polytechnic Institute（伦斯勒理工学院）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；LESIA, Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité, CNRS（巴黎天文台LESIA，PSL大学，索邦大学，巴黎西岱大学，法国国家科学研究中心）；Lowell Center for Space Science and Technology, University of Massachusetts（马萨诸塞大学洛厄尔空间科学与技术中心）；The University of Alabama in Huntsville（阿拉巴马大学亨茨维尔分校）；Princeton University（普林斯顿大学）
本研究针对系外行星高对比度直接成像需求，在HiCAT模拟器上测试模态EKF，通过引入协方差方法优化探测幅度，使对比度较单像素DZM提升15倍，缩小了与理论界限的差距。
2026-10-16 astro-ph.IM
CubeSats as pathfinders for planetary detection: the FIRST-S satellite
FIRST（Fibered Imager forR a Single Telescope）背后的想法是使用单模光纤在光瞳平面中组合多个孔径，从而合成更大的孔径。相对于纯成像器的优点是：i）指向和同相的容限放宽，ii）相位测量的精度更高，以及iii）紧凑、精确和有源单模光学器件（如铌酸锂）的可用性。后一点在空间飞行任务中是一个巨大的资产。达尔文或类似SIM的项目的问题之一是难以找到低成本的探路者任务。但事实上，铌酸锂光学器件体积小且紧凑，因此可以很容易地通过小型纳米卫星任务进行测试。此外，它们通常用于电信行业，并已在通讯卫星上进行了测试。FIRST-S演示器的想法是用铌酸锂调零干涉仪对3U立方体卫星进行空间定位。该项目的技术挑战是：恒星跟踪，波束组合和调零能力。干涉仪的光学基线为30 cm，在10 pc的距离处给出2.2 AU的空间分辨率。这一飞行任务的科学目标是研究最近恒星周围的宜居带中的可见外黄道光。
2014-07-16 astro-ph.IM astro-ph.SR
