EXCEDE星光抑制系统在1.2 $λ$ /D及更大值下的宽带对比度演示

在高对比度成像THD试验台上宽带光中双区相位掩模电晕放电的实验室验证

Laboratory validation of the dual-zone phase mask coronagraph in broadband light at the high-contrast imaging THD-testbed

特定的高对比度成像仪器是强制性的，以确定附近恒星周围的星周盘和系外行星的特征。日冕仪通常用于这些设施中，以拒绝观察到的恒星的衍射光，并使其星周环境的直接成像和光谱学。日冕物质抛射的一个重要特性是能够在宽带光下工作。在几种提出的日冕仪中，双区相位掩模日冕仪是一种很有前途的解决宽带光中星光抑制的方法。在本文中，我们在实验室中进行了第一次验证这一概念。首先，我们回顾了双区相位掩模电晕放电的原理。然后，我们描述了高对比度成像THD测试平台，组件的制造和质量控制程序。最后，我们研究了我们的日冕镜对低阶像差（内工作角和离焦）的敏感性，并估计了它的对比度性能。我们的实验宽带光的结果与数值模拟进行比较，以检查协议的性能预测。与制造的原型，并使用基于自相干相机的黑洞技术，我们获得对比度水平下降到$2\,10^{-8}$之间的5和17 $\,λ_0/D$在单色光（640 nm）。我们还达到了7和17 $λ_0/D$之间的$4\,10^{-8}$对比度水平在宽带（$λ_0=675$ nm，$Δλ=250$ nm和$Δλ/ λ_0 = 40$ %），这表明了出色的色彩性能的双区相位掩模电晕放电。双区相位掩模日冕仪达到的性能对于未来旨在探测和光谱表征古老或轻气态行星的高对比度成像仪器是有希望的。

空间日冕仪光学平台（SCoOB）：11. 色差的建模与校正

The Space Coronagraph Optical Bench (SCoOB): 11. Modeling and correction of chromatic aberrations

该研究针对SCoOB平台的色差问题，开发了解析与数值工具预测宽带对比度，并采用多传感波段隐式电场共轭技术，评估了升级后SCoOB的宽带对比度性能，为空间日冕仪的色差校正提供支撑。

标量涡旋冠星仪实验室演示

Dimpled scalar vortex coronagraph laboratory demonstration

本文通过实验室测试展示了第二代标量涡旋原型，利用径向相位凹陷提高宽波段星光抑制能力，实现了接近测试床极限的对比度，验证了其在宽波段下的应用潜力。

Demonstration of an electric field conjugation algorithm for improved starlight rejection through a single mode optical fiber

Linking a coronagraph instrument to a spectrograph via a single mode optical fiber is a pathway towards detailed characterization of exoplanet atmospheres with current and future ground- and space-based telescopes. However, given the extreme brightness ratio and small angular separation between planets and their host stars, the planet signal-to-noise ratio will likely be limited by the unwanted coupling of starlight into the fiber. To address this issue, we utilize a wavefront control loop and a deformable mirror to systematically reject starlight from the fiber by measuring what is transmitte…

Scalar vortex coronagraph mask design and predicted performance

Vortex coronagraphs are an attractive solution for imaging exoplanets with future space telescopes due to their relatively high throughput, large spectral bandwidth, and low sensitivity to low-order aberrations compared to other coronagraphs with similar inner working angles. Most of the vortex coronagraph mask development for space applications has focused on generating a polychromatic, vectorial, optical vortex using multiple layers of liquid crystal polymers. While this approach has been the most successful thus far, current fabrication processes achieve retardance errors of 0.1-1.0$^\circ$…

异形瞳孔Lyot冠状照相机：限制焦平面的高对比度解决方案

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。

包裹阶梯标量涡旋日冕仪的实验室演示

Laboratory demonstration of the wrapped staircase scalar vortex coronagraph

本研究设计并测试了包裹阶梯标量涡旋日冕仪，在NASA测试平台上实现单色光3.2e-8和10%带宽2.2e-7的原始对比度，为系外行星直接成像提供新方案。

紫外波段高对比度成像演示的进展

Progress toward a demonstration of high contrast imaging at ultraviolet wavelengths

针对HWO紫外日冕测量挑战，通过建模、高分辨率计量及SCoOB真空测试台演示，推进紫外高对比度成像技术。

利用暗洞技术提升VLT/SPHERE的原始对比度 III. 使用四象限相位掩模对HR 4796进行宽带参考差分成像

Increasing the raw contrast of VLT/SPHERE with dark hole techniques III. Broadband reference differential imaging of HR\,4796 using a four-quadrant phase mask

本文展示了在VLT/SPHERE四象限相位掩模日冕仪上应用暗洞技术，并结合参考差分成像对HR 4796进行观测，将H波段探测极限提高了三倍，且暗洞在恒星间保持稳定，为系外行星成像提供了新策略。

紫外高对比度成像试验台的性能预测与对比度极限

Performance predictions and contrast limits for an ultraviolet high contrast imaging testbed

针对紫外波段高对比度日冕仪技术空白及HWO紫外观测需求，研究团队开发端到端模型预测200-400nm真空试验台性能，给出300nm下不同带宽的对比度极限，为紫外日冕仪实验室演示奠定基础。

高对比度成像系统中残余大气色散的高精度校正技术

A high precision technique to correct for residual atmospheric dispersion in high-contrast imaging systems

对系外行星的直接探测和光谱分析需要高对比度成像。特别是对于可居住的系外行星，位于距离主星很小的角距离处，使用小内工作角（IWA）日冕仪来有效地抑制星光是至关重要的。反过来，这些日冕仪需要仔细控制直接影响其性能的波前。对于地面望远镜来说，大气折射也是一个重要因素，因为它会导致PSF的拖尾，而这种拖尾不再能被日冕有效地抑制。传统上，大气折射由大气色散补偿器（ADC）补偿。ADC控制依赖于大气的先验模型，其参数仅基于望远镜的指向，这可能导致不完美的补偿。对于像斯巴鲁Coronagaphic Extreme自适应光学（SCExAO）系统这样的高对比度仪器，其采用非常小的IWA日冕仪，PSF的折射引起的拖尾必须在科学波段中小于1 mas以获得最佳性能。本文介绍了第一次剩余大气色散的天空测量和校正。大气色散直接从科学图像中测量，使用人工引入的散斑的自适应网格作为诊断反馈到望远镜的ADC。利用我们目前的设置，我们能够将宽带光（y-到H-波段）中的初始残余大气色散从18.8质量降低到4.2质量，并且仅在H-波段中降低到1.4质量。这项工作与即将到来的超大型望远镜（ELT）特别相关，这些望远镜将需要对其ADC进行精细控制，以实现其全部高对比度成像潜力。

利用彩色变迹法改进相位掩模日冕仪的消色差

Improved achromatization of phase mask coronagraphs using colored apodization

对于直接成像的系外行星，恒星日冕有助于通过衰减直径为D的望远镜孔径引起的衍射效应来消除观测到的明亮恒星的图像。双区相位掩模（DZPM）日冕物质抛射是一个很有前途的概念，因为它理论上提供了小的内工作角（IWA \sim λ 0/D）、良好的消色差性和高的星光抑制，在距离恒星5 λ 0/D处，在25%的光谱带宽Δλ/λ 0（类似于H波段）上，典型地达到1 e6的对比度。这最后一个值被证明是令人鼓舞的年轻和温暖的类彗星行星的宽带成像。然而，在有限的光谱带宽上观察较老和/或质量较小的同伴需要高于1 e6的对比度水平。因此，DZPM电晕放电的消色差改进是达到这样的性能的强制性。在其设计中，DZPM日冕仪使用灰色（或消色差）切趾。我们建议用彩色切趾来代替它，以提高这个日冕系统在大光谱范围内的性能。这个创新的概念，称为彩色切趾相位掩模（CAPM）日冕，定义了一些优化的设计参数，以达到最佳的对比度在系外行星搜索区域。一旦这样做了，我们研究的CAPM coronagrance在不同的错误的存在下，以评估我们的概念的灵敏度的性能。一个2.5 mag的对比度增益估计从所提供的性能CAPM日冕相对于DZPM日冕。理论上，在5 λ 0/D的距离下，在25%的带宽下，用CAPM日冕探测器获得了2.2e-8的强度水平。此外，我们的研究表明，我们的概念是较低的灵敏度比高阶像差的均方根波前误差的给定值。