Upgrade and Characterization of the SPIFFI/SINFONI optics
SPIFFI积分场光谱仪作为VLT上AO仪器SINFONI的一个子单元运行。它将被升级并作为SPIFFIER在新的VLT仪器ERIS中重复使用。2016年1月，在ERIS于2020年投入使用之前，对几个光学组件进行了早期升级，以利用新技术的发展。这篇硕士论文的重点是由于升级而获得的性能增益的确定和详细描述，特别关注SPIFFI的交换金刚石车削镜的测量。分析了这些反射镜的表面变形，然后确定了由此产生的准直器波前及其对光谱仪的线扩展函数的影响。对升级后的谱线轮廓的形状、变化和变化进行了细致的分析。此外，还对光谱分辨率、图像质量以及升级前后的相对吞吐率进行了评价。最后，这些观测到的量与限制仪器性能的关键光学元件有关。
2016-12-14 astro-ph.IM
High-contrast spectroscopy with the new VLT/ERIS instrument: Molecular maps and radial velocity of the gas giant AF Lep b
本文利用VLT/ERIS/SPIFFIER对年轻超木星AF Lep b进行高对比度光谱观测，通过分子图谱检测到H₂O和CO并测得视向速度，从而改进了其轨道解，验证了该仪器在系外行星大气与轨道表征中的能力。
2025-06-03 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Enhanced Resolution Imager and Spectrograph for the VLT
ERIS是VLT的新型增强分辨率成像仪和光谱仪，通过合并两台旧仪器功能并引入新波前传感模块，在1-5 μm成像及多波段光谱观测上大幅提升了衍射极限性能。
2023-04-26 astro-ph.IM
Adaptive Optics for Extremely Large Telescopes
自适应光学已成为目前正在建造或即将开始建造的最大地面望远镜的关键技术。自适应光学是一个必不可少的组成部分，基本上只有一个任务，那就是使望远镜以其最大角分辨率工作，而不因大气视宁度而造成光学退化。根据三十年来使用自适应光学的经验，所有的超大型望远镜及其仪器从一开始就设计用于衍射极限观测。本文介绍了极大望远镜、巨型麦哲伦望远镜和30米望远镜在设计中充分集成自适应光学的各种方法。文章最后简要介绍了高对比度成像对自适应光学的要求。
2019-01-22 astro-ph.IM
Adaptive Optics for Astronomy
自适应光学是观测天文学如何通过技术发展来推动进步的一个主要例子。在许多天文台，它现在被认为是标准仪器套件的一部分，使地面望远镜能够达到衍射极限，从而提供优于目前或计划中的卫星从空间获得的空间分辨率。在这篇综述中，我们考虑自适应光学从天体物理的角度。我们表明，自适应光学导致了我们的理解的许多天体物理过程的重要进展，并描述了如何从科学应用的要求，现在正在推动下一代的新的自适应光学技术的发展。
2012-01-27 astro-ph.IM
Visible near-diffraction limited lucky imaging with full-sky laser assisted adaptive optics
幸运成像技术和自适应光学都需要自然引导星，从而限制天空覆盖范围，即使使用激光引导星也是如此。幸运的成像技术在较大的望远镜上变得不太成功，除非使用自适应光学，因为在整个望远镜光瞳中具有良好行为的湍流的图像的分数变得非常小。在这里，我们介绍了一种技术相结合的幸运成像技术与层析激光导星自适应光学系统的大望远镜。该技术不需要任何自然引导星用于自适应光学，因此提供了全天空覆盖的自适应光学校正。此外，我们介绍了一种新的方法，幸运图像选择的基础上剩余波前相位测量的自适应光学波前传感器。我们进行了Monte-Carlo模拟，并证明了在0.7角秒的平均视宁度条件下，0.5米的变形镜间距和全自适应光学天空覆盖的I波段Strehl比高达35%。我们表明，这种技术是适合于使用幸运的成像参考星微弱的18等，更微弱的，如果使用更先进的图像选择和定心技术。
2014-05-08 astro-ph.IM
MICADO: The Multi-Adaptive Optics Camera for Deep Observations
用于深度观测的多自适应光学成像相机A（MICADO）将利用单共轭自适应光学（SCAO）和多共轭自适应光学（MCAO）提供的自适应光学校正，在极大望远镜（ELT）的衍射极限处对近1弧分的视场成像。其简单而坚固的设计将在整个领域产生前所未有的灵敏度和分辨率组合。本文概述了所提供的观测模式的特点，并说明了每一个天体物理应用。潜在用户可以使用数据模拟器ScopeSim探索自己的想法。
2021-03-22 astro-ph.IM
Interfacing adaptive optics simulations with the optical model: a powerful tool for MORFEO
MORFEO项目开发ASSO工具，通过整合光学模型与自适应光学模拟，用于预测AO中继器的性能及波前误差。
2025-12-16 astro-ph.IM
Real-time correlation reference update for astronomical adaptive optics
在天文自适应光学中使用激光引导星导致拉长的Shack-Hartmann波前传感器图像图案。图像相关技术可以用于通过将每个子孔径图像与其预期的细长形状或参考图像相关来确定局部波前斜率。在这里，我们提出了一种技术，它允许相关参考图像更新，而自适应光学环路是关闭的。我们表明，这是可以做到的，而不影响所得到的点扩散函数。空中演示报道。我们比较了不同的技术获得的参考图像，并调查性能在很宽的范围内的自适应光学系统参数。我们发现，图像相关技术比标准的重心算法表现更好，非常适合用于开环多目标自适应光学系统。
2014-01-12 astro-ph.IM
Using Site Testing Data for Adaptive Optics Simulations
天文台址测试数据在大望远镜自适应光学系统的仿真、设计、评估和运行中起着至关重要的作用。本文以TMT及其第一台光设施自适应光学系统NFIRAOS为例，说明了基于现场测试数据所做的大量模拟。
2011-01-12 astro-ph.IM
A real-time simulation facility for astronomical adaptive optics
本文介绍了天文自适应光学实时半实物仿真的概念，并提出了对这种设备的要求。这种实时模拟与自适应光学实时控制系统相联系时，为在望远镜调试之前确认、验证和集成极大望远镜实时控制系统提供了一个必要的工具。我们证明，这样的设施是至关重要的未来极大的望远镜的成功。
2014-01-20 astro-ph.IM
Monte-Carlo modelling of multi-conjugate adaptive optics performance on the European Extremely Large Telescope
宽视场自适应光学系统的性能取决于输入设计参数。在这里，我们研究的性能的多共轭自适应光学系统设计的欧洲极大望远镜，使用端到端的蒙特卡罗自适应光学仿真工具，DASP。我们考虑的参数，如激光引导星的数量，钠层的深度，波前传感器的像素规模，变形镜的数量，镜共轭和致动器间距。我们提供可以节省成本的潜在领域，并研究性能和成本之间的权衡。我们的结论是，一个6激光制导星系统使用3 DM似乎是一个甜蜜点的性能和成本的妥协。
2015-08-11 astro-ph.IM
Point Spread Function for Ground Layer Adaptive Optics
地面层自适应光学系统（GLAO）使用单个自适应反射镜在宽视场范围内部分校正大气像差和望远镜像差的波前。代替在窄场上达到衍射极限，该想法是在适合于多物体摄谱仪或宽场成像器的宽场上提供PSF的部分改进。我们推导出一个解析公式的GLAO校正PSF，然后应用于开发一种方法来计算天文仪器的灵敏度提高。
2017-05-31 astro-ph.IM
PASSATA - Object oriented numerical simulation software for adaptive optics
我们提出了最后一个版本的PyrAmid模拟器软件的自适应光学Arcetri（PASSATA），IDL和CUDA为基础的面向对象的软件开发的自适应光学组的Arcetri天文台蒙特卡洛端到端的自适应光学模拟。该软件的最初目的是评估一个单一的共轭自适应光学系统的地基望远镜与金字塔波前传感器的性能。经过几年的发展，目前的PASSATA版本能够模拟几种自适应光学系统：单共轭，多共轭和地面层，与夏克哈特曼和金字塔波前传感器。它可以模拟从8米到40米级的望远镜，在有限或无限距离的瞳孔衍射限制和解决的来源。该软件的主要优点是多功能性所提供的面向对象的方法和速度所提供的CUDA实现的计算要求最高的例程。我们描述了该软件的最新发展，并提出了一些应用实例。
2016-07-26 astro-ph.IM
Unveiling the nature of the Gemini multiconjugate adaptive optics system distortions
天体测量学在设计阶段并不是双子座多共轭自适应光学系统（GeMS）的科学案例。然而，由于GeMS一直与双子座南自适应光学成像仪（GSAOI）一起进行常规科学操作，因此对其天体测量性能进行了深入分析。失真映射模型的非线性分量示出了在GSAOI的每个检测器中类似地重复的特征图案。这种模式的性质是未知的，并受到不同的假设。本文描述了GeMS畸变图象的成因及其多期变化。最后，与当前的极大望远镜（ELT）多共轭自适应光学中继器（MAORY）的设计进行了比较。
2019-02-27 astro-ph.IM
On the influence of the Illuminati in astronomical adaptive optics
天文学自适应光学（AO）已成为一门新兴学科。主要的O/IR望远镜正在实现衍射限制成像;主要设施正在建设中，AO作为一个组成部分。对外行人来说，天文学似乎是沿着一条曲折的道路发展起来的，然而，只要稍加说明，伽利略的继承者们的印记就可以清楚地解释天文学的成功。
2012-03-30 astro-ph.IM
Ground Layer Adaptive Optics: PSF effects on ELT scales
在一定程度上，极大望远镜的自适应光学改正行为与望远镜直径大小有关。但是在地面层自适应光学中，大视场和高大气高度处的引导星瞳孔足迹的大重叠的组合效应在校正行为中引入了严重的变化，返回了从已知的8- 10米到100米直径的非常不同的能量分布。在本文中，我们确定的原因和方式，这些不同的行为。
2009-11-18 astro-ph.IM
Large Binocular Telescope Adaptive Optics System: New achievements and perspectives in adaptive optics
大双目望远镜（LBT）是一种独特的望远镜，具有两个共同安装的光学系统，主镜为8.4米。望远镜的自适应光学（AO）系统使用两个创新的关键部件，即一个自适应次镜与672致动器和一个高阶金字塔波前传感器。在天空调试期间，这样的系统达到了大型地面光学望远镜从未达到过的性能。在H波段（1.6微米）获得了分辨率为40 μ s、斯特列尔比大于80%的图像。这样的图像显示出高达10 e-4的对比度。基于这些结果，我们比较了使用最先进技术升级的自然导航星（NGS）系统和现有激光导航星（LGS）系统提供的性能。在天空覆盖和性能方面的比较表明，重新思考NGS和LGS在下一代8-10米级望远镜和超大望远镜（ELT）AO系统中的作用。
2012-03-13 astro-ph.IM
Faulty actuator tolerance in deformable mirrors for Extremely Large Telescope multi-object adaptive optics
在即将到来的超大望远镜上使用多目标自适应光学系统的计划仪器需要大量的高阶可变形反射镜。这些装置是显著的成本驱动因素，特别是如果关于故障致动器的数量的规格是严格的。在这里，我们调查自适应光学性能的影响，这样的故障致动器，并得出结论，多远的故障致动器规格（因此成本）可以放宽，而不会有显着的影响自适应光学性能。我们还提供了使用现有的变形镜的故障致动器的地图的性能估计。我们使用端到端的Monte Carlo自适应光学模拟代码的故障致动器的影响。我们发现，致动器卡在一个固定的高度以上的变形镜表面，致动器之间的$1--2\%$可以发生故障之前，显着的性能下降。对于耦合到最近邻居的致动器，在\ao性能开始受到影响之前，高达约$5\%$可能发生故障。
2014-02-14 astro-ph.IM
Robotic laser adaptive optics for rapid visible/near-infrared AO imaging and boosted-sensitivity low-resolution NIR integral field spectroscopy
大面积的调查将主导未来十年的天文学，科学的主要限制将是彻底的后续行动和表征他们的大量发现。在中型望远镜上部署机器人激光自适应光学对于灵敏和快速地确定这些勘测目标的特征至关重要。
2019-07-12 astro-ph.IM
Extrapolating Zernike Moments to Predict Future Optical Wave-fronts in Adaptive Optics Using Real Time Data Mining
我们提出的细节预测大气湍流通过挖掘Zernike矩数据从模拟以及实验。时间相关的光学波前进行了模拟，使他们遵循柯尔莫哥洛夫相位统计。通过模态或分区方法重建的波前可以用Zernike矩表示。通过利用最近的数据预测Zernike矩，使自适应光学中的伺服滞后误差最小化。它示出的统计预测精度取决于用于预测和伺服滞后时间尺度的过去的相位屏幕的数量。该算法根据这些参数进行优化，以实现自适应光学系统的实时和有效操作。平均而言，我们报告预测后波前补偿的改善超过3%。该分析有助于优化闭环自适应光学系统中用于感测和校正的设计参数。
2010-01-19 astro-ph.IM
Wide-field solar adaptive optics in a layer-oriented approach
讨论了太阳成像中的多共轭自适应光学（MCAO）的分层方法。该技术是一个补充，目前面向恒星的MCAO，并出现作为一个必要的替代时，需要在太阳观测大的字段大小。首先介绍了面向层方法的基本步骤，然后通过数值模拟说明了该方法的特点。
2014-10-06 astro-ph.IM
Investigation of Power8 processors for astronomical adaptive optics real-time control
即将到来的超大望远镜都需要自适应光学系统才能成功运行。这些系统的实时控制在计算上变得具有挑战性，部分地受到波前重建所需的存储器带宽的限制。我们研究新的POWER8处理器技术应用于自适应光学的实时控制问题。这些处理器有一个大的内存带宽，我们表明，他们是适合于操作的第一光ELT仪器，并提出了一些潜在的实时控制系统的设计。基于CPU的实时控制系统显著降低了复杂性，提高了可维护性，并延长了实时控制系统的寿命。
2015-06-26 astro-ph.IM
Reference Optical Turbulence and Wind Profiles for Single Conjugate and Extreme Adaptive Optics
我们提出了一个简单的方法，提取少量的参考光学湍流和风廓线从一个大的数据集，单共轭和极端自适应光学模拟。这些参考轮廓可用于缓慢的端到端自适应光学模拟，以表示大气的变化。该方法基于这样的假设，即这些系统的性能与综合大气参数$r_0$、$θ_0$和$τ_0$相关。配置文件是从一个大的数据集，同时符合这些参数的分布，因此代表了大气的变化所看到的AO系统。我们还扩展了等效层的剖面压缩方法，包括风剖面。该方法适用于立体SCIDAR数据从欧洲南方天文台帕拉纳尔提取五个湍流和风廓线，涵盖了广泛的大气变化，我们使用分析AO模拟，这与AO校正Strehl比的等效范围。
2022-09-29 astro-ph.IM
Adaptive Optics Simulations for Siding Spring
利用观测导出的光学湍流廓线模型（model-OTP）研究了澳大利亚赛丁泉天文台（SSO）的自适应光学（AO）的性能。模拟了单共轭自适应光学（SCAO）、多共轭自适应光学（MCAO）和地面层自适应光学（GLAO）的自适应光学性能。本文给出的模拟结果预测了这些AO技术应用于澳大利亚国立大学（ANU）2.3 m和英澳望远镜（AAT）3.9 m望远镜的天文波段J，H和K的性能。结果表明，AO性能是最好的较长的波长（K波段），在最好的看到的条件（亚1角秒）。最有希望的结果被发现为GLAO模拟（180 arcsecs的视场），与场RMS的包围能量50%直径（EE 50 d）是均匀的，受自由大气湍流的影响最小。GLAO性能在J、H和K波段上相当好。EE 50 d的GLAO场平均值在200 mas到800 mas之间，与标称天文视宁度（870到1700 mas）相比，这是一个明显的改善。
2012-10-16 astro-ph.IM
Simulating the optical alignment of the multiconjugate adaptive optics module for the extremely large telescope
用于未来超大望远镜的自适应光学（AO）仪器的特点是具有衍射极限光学质量的先进光学系统。低几何畸变对于高精度天体测量应用也是至关重要的。光学系统的光学对准是仪器集成的关键步骤。由于这些大型仪器相对难以接近，自动对准方法也有利于在重大事件（如特殊维护）后提高仪器的可用性。这些系统的拟议对准的概念进行了描述：值得注意的例子，这是在这里分析的情况下，未来ELT的多共轭AO继电器。为了验证该方法，进行了光线跟踪模拟，详细讨论了结果，包括误差源，这可能会降低对准性能。
2019-03-30 astro-ph.IM
Adaptive optics design status of MAORY, the MCAO system of European ELT
MAORY是欧洲ELT的多共轭自适应光学中继器，旨在为MICADO提供1弧分的校正视场，MICADO是一种专注于天体测量的近红外光谱成像仪。在本文中，我们重新审视的主要要求和分析，证明目前的自适应光学架构和子系统的要求。我们讨论的波前误差预算分配集中在最坏的罪犯条款和对大气和钠配置文件的依赖性的统计分析。我们提出了一个更新的修订的权衡研究的主要AO参数，随着考虑来自光学和机械子系统，用于定义的初步设计的仪器。
2020-12-29 astro-ph.IM
Real-time adaptive optics control with a high level programming language
针对自适应光学系统原型开发与实时控制需重复编码的问题，提出用Julia高级语言实现亚毫秒级延迟的实时控制开源方案，支持多相机等功能且易与其他语言对接。
2024-07-09 astro-ph.IM
SAMplus: adaptive optics at optical wavelengths for SOAR
自适应光学（AO）是一项创新技术，可大大提高地面望远镜的光学性能。SOAR自适应模块（SAM）是一种激光辅助AO仪器，旨在补偿大视场内近红外和可见光波段的地面层大气湍流。在这里，我们详细介绍了我们的建议，以升级SAM，被称为SAMplus，这是专注于提高其在可见光波长的性能和提高仪器的可靠性。例如，对于500 nm处0.62 arcsec的视宁度和典型的湍流轮廓，当前SAM将PSF FWHM提高到0.40 arcsec，并且通过升级，我们期望提供具有$\approx0.34$ arcsec的FWHM的图像-在良好视宁度条件下高达0.23 arcsec FWHM PSF。这种能力将与最新的SAM仪器完全集成，使SOAR处于观测设施的独特地位。
2018-06-18 astro-ph.IM
Optical calibration of large format adaptive mirrors
自适应（或变形）反射镜广泛用作自适应光学系统中的波前校正器。自适应反射镜的光学校准是其生命周期中的基本步骤：该过程实际上需要计算一组已知命令来操作自适应光学系统，以补偿对准和非共路像差，以运行斩波或场稳定采集。在这项工作中，我们提出了自适应反射镜的光学校准的操作顺序，特别关注大孔径系统，如自适应secondaries。这类系统将成为超大型望远镜的核心部件之一。除了介绍光学程序，我们详细讨论了演员，他们的功能要求和相互作用。通过明确识别每个步骤的输入、输出和质量指标，特别强调自动化：由于自由度很高（数千个执行器），自动化方法更适合限制成本和进度。最后，我们提出了一些算法的测量噪声的评估，这一点是特别重要的，因为校准设置通常是在工业环境中的大型设施，在那里的噪声水平可能是一个主要的显示器。
2022-10-10 astro-ph.IM
Infinite impulse response modal filtering in visible adaptive optics
可见光波段的衍射极限分辨率自适应光学（AO）校正需要高性能控制。在本文中，我们研究无限脉冲响应滤波器，优化波前校正：我们测试了这些算法，通过完整的数值模拟的单共轭AO系统，包括自适应次镜与1127致动器和金字塔波前传感器（WFS）。算法的实际实用性取决于鲁棒性和对真实系统的了解：系统模型中的误差甚至会使性能恶化。特别是，我们检查了在不同的条件下的算法的鲁棒性，证明所提出的方法可以拒绝干扰和校准误差。
2012-07-16 astro-ph.IM
Commissioning ShARCS: the Shane Adaptive optics infraRed Camera-Spectrograph for the Lick Observatory 3-m telescope
本文介绍了Lick天文台3米Shane望远镜上Shane自适应光学红外照相摄谱仪（Sharcs）的设计和早期科学性能。ShARCS旨在与新的ShaneAO自适应光学系统配合使用，能够在J、H和K波段进行高效、衍射极限成像和低色散棱镜光谱学。ShARCS使用HAWAII-2 RG红外探测器，提供高量子效率（>80%）和Nyquist采样在所有三个波段的衍射极限。ShARCS仪器还配备了线性偏振仪，灵敏度低至650 nm，以支持未来的可见光自适应光学能力。我们报告在调试期间采取的早期科学数据。
2014-07-30 astro-ph.IM
Monte-Carlo modelling of multi-object adaptive optics performance on the European Extremely Large Telescope
宽视场自适应光学系统的性能取决于输入设计参数。在这里，我们调查的多对象自适应光学系统设计的欧洲极大望远镜的性能，使用端到端的蒙特卡罗自适应光学仿真工具，DASP，与建议的仪器，如MOSAIC的相关性。我们考虑的参数，如激光导星的数量，钠层深度，波前传感器像素尺度，致动器间距和自然导星的可用性。我们提供了可以节省成本的潜在领域，并调查性能和成本之间的权衡，并提供解决方案，使这种仪器能够用目前可用的技术来建造。我们的主要建议包括：对于每像素约0.7弧秒的激光引导星波前传感器像素尺度和至少7弧秒的视场的权衡，即使需要降低帧速率，也应该将EMCCD技术用于自然引导星波前传感器，并且可以通过稍微减少自然引导星子孔径数来改善天空覆盖，而不会显著影响层析成像性能。我们发现，自适应光学校正可以保持在一个广泛的视野，直径高达7弧分。我们还建议使用至少4颗激光引导星，并包括地面层和多目标自适应光学性能评估。
2016-09-08 astro-ph.IM
Optimal filtering techniques for the adaptive optics system of the LBT
本文将讨论最佳滤波技术在LBT望远镜自适应光学系统中的应用。我们研究了卡尔曼滤波器和H $_\infty$滤波器的应用，以估计由于大气湍流和倾斜/倾斜模式的望远镜振动的相位扰动的时间演化。我们将重点讨论H $_\infty$滤波器及其相对于卡尔曼滤波器的优点和缺点。
2023-01-12 astro-ph.IM
AnisoCADO: a python package for analytically generating adaptive optics point spread functions for the Extremely Large Telescope
AnisoCADO是一个Python软件包，用于为欧洲极大望远镜（ELT）生成点扩散函数（PSF）的图像。该代码允许用户设置许多最重要的大气和观测参数，这些参数会影响所得到的PSF的形状和斯特雷尔比，包括但不限于：大气湍流廓线、单共轭自适应光学（SCAO）解决方案的引导星位置、差分望远镜光瞳透射率等。https://anisocado.readthedocs.io/en/latest/
2020-06-30 astro-ph.IM
Laboratory comparison of coronagraphic concepts under dynamical seeing and high-order adaptive optics correction
通过直接成像和光谱学进行的系外行星科学将随着VLT（SPHERE），Gemini（GPI），Subaru（HiCIAO）和Palomar（Project 1640）天文台即将开发的新仪器而大大扩展。所有这些基于地面的自适应光学仪器将极高性能的自适应光学（XAO）系统与先进的星光消除技术（例如日冕照相术）相结合，以校正大气湍流，从而提供约10-6至10-7的对比度。虽然在过去的15年里，人们对高对比度日冕概念进行了深入的研究和发展，但很少有概念在动态视宁度条件下进行了测试（无论是在天空观测期间还是在现实的实验室环境中）。在本文中，我们讨论了四种不同的日冕-相位和振幅类型-高阶测试台（HOT），自适应光学设施在ESO开发的结果。该设施强调在望远镜中遇到的现实条件（例如，VLT），包括湍流发生器和高阶自适应光学系统。它能够评估高对比度日冕仪的性能，在近红外操作与AO校正的PSF的90%斯特列尔比下0.5弧秒的动态看到。
2011-02-15 astro-ph.IM
Artificial guide stars for adaptive optics using unmanned aerial vehicles
天文自适应光学系统用于提高望远镜的有效分辨率。然而，它们不能用来观察整个天空，因为必须在望远镜视野内找到一颗或多颗足够亮度的天然导航星，才能使AO系统工作。即使当使用激光引导星时，仍然需要自然引导星来提供恒定的位置参考。在这里，我们介绍了一种技术，以克服这个问题，使用旋转无人机（UAV）作为平台，从中产生人工导航星。我们描述的概念，它依赖于无人机能够测量其精确的相对位置。我们调查的自适应光学性能的改善，可以实现，这在这里提出的情况下，可以提高斯特列尔比的一个因素至少为2的8米级望远镜。我们还讨论了这种技术的改进，这是相关的天文和太阳自适应光学系统。
2018-03-23 astro-ph.IM
The minimum of the time-delay wavefront error in Adaptive Optics
给出了时间预测滤波条件下自适应光学系统中时延引起的波前误差（也称为伺服滞后误差）最小值的解析表达式。该分析是基于冯卡门模型的折射率波动的谱密度和冻结流的假设。与通常用于自适应光学系统中的零阶预测策略相比，最佳的时间预测器可以实现波前相位方差的高达1.77倍的减少。或者，最佳预测器可以允许1.41倍长的时间延迟以达到相同的残余相位方差。通常，最佳的时间预测器的性能取决于时间延迟、风速和湍流外尺度的倒数的乘积。
2020-06-19 astro-ph.IM
The numerical simulation tool for the MAORY multiconjugate adaptive optics system
多共轭自适应光学RelaY（MAORY）是安装在ESO欧洲极大望远镜（E-ELT）上的自适应光学模块。这是一个混合自然和激光制导系统，将对望远镜上方的大气湍流体积进行校正，为深度观测多AO成像相机近红外光谱成像仪（MICADO）提供信息。我们开发了一个端到端的Monte-Carlo自适应光学仿真工具来研究MAORY的性能以及校准、采集、操作策略。MAORY将实施多共轭自适应光学，结合激光导航星（LGS）和自然导航星（NGS）测量。仿真工具以端到端的方式实现MAORY的各个方面。代码是使用IDL开发的，并使用C++和CUDA中的库来提高效率。在这里，我们回顾了代码架构，我们描述了建模的仪器组件和控制策略中实现的代码。
2016-08-01 astro-ph.IM
Robo-AO: An Autonomous Laser Adaptive Optics and Science System
Robo-AO是一个完全自主的激光导星自适应光学和科学系统，正在帕洛玛天文台的60英寸望远镜上进行调试。在这里，我们讨论的仪器，科学目标和初步的天空操作的结果。
2012-12-04 astro-ph.IM
Automated Adaptive Optics
大面积测量将主导未来几十年的天文学，其成功需要通过更高空间或光谱分辨率的额外观测以及互补的节奏或周期来表征数千个发现。只有自适应光学系统实现完全自动化，才能每年对数万个这样的物体进行高敏锐度、高灵敏度的跟踪观测，从而最大限度地延长在天空中的时间。自动化还可以在几分钟内对目标机会事件做出快速响应，从而最大限度地缩短发现和表征之间的时间。2012年6月，我们通过使用Robo-AO系统连续观察125个物体，展示了天文自适应光学系统的首次全自动操作。从那时起，效率不断提高，一个典型的夜晚包括200-250个可见光衍射极限的自动观测。通过在有史以来最大的自适应光学调查中观察数万个目标，Robo-AO已经证明了满足当前和未来大型天文调查后续需求的能力。
2017-09-20 astro-ph.IM
Recent Results and Perspectives for Precision Astrometry and Photometry with Adaptive Optics
配备自适应光学系统的大型地面望远镜开创了高分辨率红外测光和天体测量的新时代。从空间分辨率为55-95 mas分辨率的红外图像中，在10- 20“视场范围内，已经证明了<0.2 mas的相对天体测量精度。3%的相对光度精度和5%-20%的绝对光度精度也是可能的。我将回顾天体测量学和光度学在拥挤恒星场的自适应光学方面的改进和目前的局限性。这些能力使实验成为可能，例如测量褐矮星和系外行星的轨道，研究我们银河系的超大质量黑洞及其环境，以及识别年轻星团中的单个恒星，这些都可以用来测试初始质量函数的普遍性。
2010-08-07 astro-ph.IM
High Contrast and High Angular Imaging at Subaru Telescope
斯巴鲁望远镜的自适应光学项目涵盖了广泛的能力领域，从在20弧分FOV范围内提供部分校正的地面层自适应光学（GLAO）到用于系外行星成像的极端自适应光学（ExAO）。在本文中，我们描述了斯巴鲁极端自适应光学自适应光学（SCExAO）系统及其仪器模块提供的当前和即将到来的窄视场能力，以及即将到来的3000执行器升级的Nasmyth AO系统。
2022-08-03 astro-ph.IM
Scalable Platform for Adaptive optics Real-time Control (SPARC) Part 2: Field Programmable Gate Array (FPGA) implementation and performance
大型望远镜上的下一代自适应光学（AO）系统将需要巨大的计算性能和存储带宽，这两者都是当今技术的挑战。这项工作的目的是创建一个面向未来的自适应光学平台上的FPGA架构，其规模与子孔径，每个子孔径和外部存储器的像素的数量。我们已经创建了一个可扩展的自适应光学平台与现成的FPGA开发板，它提供了一个AO重建时间只受外部存储器带宽的限制。与AO系统中的子孔径数目无关，FPGA使用相同的逻辑资源。本文面向对FPGA设计及其硬件接口感兴趣的嵌入式开发人员。本文的中心主题是展示如何在FPGA实现的不同层次的可扩展性。这项工作是论文第1部分的延续，该部分解释了用于测试平台的概念、目标、控制方案和验证方法。
2018-07-02 astro-ph.IM
Impact of local turbulence on high-order adaptive optics
我们提出了一个实验，以解决一个标准的规格，旨在避免本地湍流内的Coudé训练的望远镜。即，每个光学表面应保持在环境温度附近的1.5 $^\circ$范围内。这样的规格代表了在开发用于天文学的光学系统时的重要关注和约束。我们的目的是测试其关键性的背景下的VLTI/NAOMI和VLTI/重力+自适应光学的发展。该实验是使用未来的Gravity+校正光学（CO）的硬件进行的。进行光学测量，以观察湍流的演变在前面的平面镜的表面温度被控制在一个范围内的$22^\circ$高于环境温度。湍流的时间依赖性分析与空间分析一起进行。本实验表明温度对局部湍流没有影响。然而，应该注意的是，该结果仅适用于本文中描述的非常特定的几何形状，其代表了位于Coudé训练内部的自适应光学（AO）系统（在其背面加热的面朝下的反射镜）。
2022-09-23 astro-ph.IM
Laser Tomography Adaptive Optics (LTAO): A performance study
我们提出了一个解析推导的轴上性能的自适应光学系统使用给定数量的任意高度的引导星，分布在任意角度的位置在天空中。给出了连续和离散湍流大气廓线情况下的残差表达式。假设Shack-Hartmann波前传感与圆孔，我们证明了正式描述的误差的三个贝塞尔函数的产品的积分。我们比较了使用天然、钠或瑞利激光导星时自适应光学校正的性能。对于小直径类望远镜（~ 5米），我们表明，几个瑞利信标可以提供类似的性能，一个单一的钠激光器，仪器的整体成本较低。对于更大的孔径，使用瑞利星可能不是这样一个合适的选择，因为太严重的锥效应，大大降低了校正的质量。
2013-10-28 astro-ph.IM
Adaptive optics point spread function reconstruction: lessons learned from on-sky experiment on Altair/Gemini and pathway for future systems
我们提出了一个在天空中的点扩散函数重建（PSF-R）的实验的双子座北望远镜自适应光学系统，牛郎星，在最简单的模式，明亮的轴上的自然伪装星。我们证明了我们的PSF-R方法确实适用于系统性能诊断，但受到隐藏的望远镜和系统像差的影响，这些都没有在模型中考虑到，使得Altair的重建目前不成功。我们讨论了差异的可能来源。在最后一节中，我们提出了未来多个自然和激光制导星系统的替代PSF-R方法。
2010-07-16 astro-ph.IM
Robustness of prediction for extreme adaptive optics systems under various observing conditions: An analysis using VLT/SPHERE adaptive optics data
对于高对比度成像（HCI）系统，如VLT/SPHERE，系统在小角度分离时的性能会受到科学图像中风驱动光晕的影响。该光晕是由于测量波前相位和应用相位校正之间的有限时间而导致的自适应光学（AO）系统中的伺服滞后误差的结果。减轻伺服滞后误差的一种方法是预测控制。我们的目标是估计和了解潜在的天空性能，线性数据驱动的预测将提供VLT/SPHERE在各种湍流条件下。我们使用了线性最小均方误差预测器，并将其应用到27个不同的AO遥测数据集从VLT/SPHERE采取了许多夜晚在各种湍流条件下。我们评估的预测器的性能，使用残余波前相位方差作为性能指标。我们表明，预测总是导致在减少的时间波前相位方差相比，目前的VLT/SPHERE AO性能。我们发现一个平均改善因子为5.1的相位方差预测相比，VLT/SPHERE残差。当与理想化的VLT/SPHERE相比时，我们发现改进因子为2.0。在我们的27个不同的情况下，我们发现预测结果在一个较小的传播的残留时间相位方差。最后，我们表明，有没有好处，包括空间信息的预测相反，可能已经从冻结流假设的预期。一个纯粹的时间预测是最适合的AO上VLT/SPHERE。
2020-03-23 astro-ph.IM
End to end numerical simulations of the MAORY multiconjugate adaptive optics system
MAORY是E-ELT的自适应光学模块，它将通过重力不变出口向MICADO成像相机提供信息。已经预见到MAORY通过由六个激光引导星（LGS）的参考信号驱动的三个高阶可变形反射镜来实现MCAO校正，这些参考信号馈送尽可能多的Shack-Hartmann波前传感器。三颗自然导航星（NGS）系统将提供低阶校正。为了获得系统性能的高精度建模，我们开发了MAORY自适应光学（AO）系统的端到端仿真代码。它基于IDL语言，并广泛使用GPU。在这里，我们提出了仿真工具的体系结构及其实现和预期的性能。
2014-08-04 astro-ph.IM
Development of a scalable generic platform for adaptive optics real time control
本项目的主要目标是探索一个自适应光学控制系统的可行性完全基于现场可编程门阵列（FPGA），充分利用其并行处理能力。在自适应光学（AO）系统中，从波前传感器（WFS）测量产生可变形镜（DM）控制电压通常是通过波前斜率与预定重建器矩阵相乘。在FPGA中同时访问数百个硬乘法器和存储器的能力使性能远远超过现代CPU或GPU，用于具有明确定义的结构的任务，如自适应光学控制。当前项目的目标是从来自波前传感器的信号生成用于实时波前校正的信号，其中系统将是灵活的以适应所有当前波前感测技术以及用于波前补偿的不同方法。该系统还应适应不同的数据传输协议（如以太网，USB，IEEE 1394等）。用于将数据传输到FPGA器件和从FPGA器件传输数据，从而为自适应光学控制提供更灵活的平台。初步的模拟结果制定的平台，并设计一个完全可扩展的斜率计算机。
2015-04-16 astro-ph.IM
Multiconjugate Adaptive Optics for Astronomy
自2000年以来，自适应光学（AO）已经出现了各种新的概念，以满足特定的科学需求，多共轭自适应光学（MCAO）是其中之一。通过使用多个波前传感器和层析成像相位重建方法来校正3D中的大气湍流，MCAO旨在在大于1弧分平方的视场内提供近红外中的均匀衍射限制图像，即，面积比经典的单共轭AO大10至20倍。在这篇综述中，我们简要地回顾了AO的原理和局限性，然后重点介绍了MCAO的特定方面，如断层扫描和特定的MCAO误差源。我们目前的例子和结果，从过去或目前的系统：MAD（多共轭自适应光学演示）和GeMS（双子座MCAO系统）的夜间天文学和AO系统，在大熊的太阳天文学。我们研究MCAO性能（Strehl比高达40%，在H波段和半高全宽下降到52 mas的情况下，MCAO），特别关注测光和天体测量精度，并得出结论，考虑未来的MCAO在极大望远镜和后HST时代。
2020-03-06 astro-ph.IM
Identifying optical turbulence profiles for realistic tomographic error in adaptive optics
对于超大型望远镜，需要自适应光学来校正地球的湍流大气。层析自适应光学的性能强烈地依赖于该湍流的垂直分布（轮廓）。这一现象的一个重要表现方式是层析成像误差，这是由于高度上湍流相的测量和重建不完善而引起的。传统上，在模拟中使用少量的参考轮廓来获得该误差，然而这些轮廓没有被构造成在断层摄影误差方面具有代表性。因此，不知道这些模拟是否提供了现实的性能估计。在这里，我们采用分析自适应光学模拟，大大减少了计算时间，以计算10 691测量的湍流轮廓的立体SCIDAR仪器在ESO帕拉纳尔。我们第一次评估的影响的配置文件上的断层扫描误差的统计方式。我们发现，在协议与以前的工作，层析成像误差是最直接的湍流分布到离散，分层。参考配置文件被发现提供大多高于预期的断层扫描误差，我们归因于这样一个事实，即这些配置文件主要是由许多测量的平均值，导致不切实际的，连续分布的湍流。我们建议，一个有代表性的配置文件应定义相对于一个特定的系统，并作为这样的模拟与大的统计样本的配置文件必须是在设计过程中的一个重要步骤。
2019-06-08 astro-ph.IM
Can amplified spontaneous emission produce intense laser guide stars for adaptive optics?
自适应光学（AO）是地基光学和红外天文学的关键技术之一，具有高角分辨率和灵敏度。采用激光导引星（LGS）的自适应光学系统可以获得高的天空覆盖率，但其性能受到LGS返回通量的限制。我们研究了两种可能产生高强度大气激光信标的新方法的潜力。放大的自发发射有可能提高高层大气中原子或分子物种的传统共振激发产生的信标的强度。这需要在光学厚度到受激发射的电子跃迁中产生粒子数反转。潜在的激发机制包括连续波泵浦、脉冲激发和等离子体产生。或者，高功率飞秒脉冲激光可以在大气层中产生白光超连续谱。这种光源的宽带辐射也有助于探测大气湍流的倾斜分量。
2020-12-22 astro-ph.IM
Experimental study on Modified Linear Quadratic Gaussian Control for Adaptive Optics
为了实现高分辨率成像，用于经典自适应光学（AO）的标准控制算法是简单但有效的比例积分（PI）控制器。目标是最小化残余波前的均方根（RMS）误差。然而，PI控制器不能达到这个最小值。实现的一种可能性是使用线性二次高斯控制（LQG）。然而，在实践中，这种控制算法仍然遇到一个意想不到的问题，导致在AO的控制发散。在本文中，我们提出了一个修改的LQG（MLQG）来解决这个问题。控制器进行了明确的分析。实验室测试表明，与经典控制相比，该控制系统稳定性强，控制精度高.
2014-05-08 astro-ph.IM
