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
Lyot-based Low Order Wavefront Sensor for Phase-mask Coronagraphs: Principle, Simulations and Laboratory Experiments
高性能的日冕照相成像的微弱结构周围的明亮的恒星在小的角间距需要精细的控制，倾斜，倾斜和其他低阶像差。当这种误差发生在日冕仪的上游时，它们会导致星光泄漏，从而降低仪器的动态范围。这个问题以前已经解决了掩星日冕仪通过感知星光之前或在日冕仪焦平面。一种这样的解决方案，日冕仪低阶波前传感器（CLOWFS）使用部分反射焦平面掩模来测量Lyot型日冕仪的指向误差。为了解决低内工作角相位掩模日冕仪中没有反射焦平面掩模的指向误差，我们采用了CLOWFS技术。这种新概念依赖于由焦平面相位掩模衍射的星光被Lyot光阑反射到传感器，该传感器可靠地测量低阶像差，例如倾斜和倾斜。这种基于Lyot的反射式波前传感器是一种线性重建器，它可以通过相位掩模日冕仪提供高灵敏度的倾斜误差测量。仿真结果表明，采用真实的后自适应光学残差，瞄准误差的测量精度约为100%。对于四象限相位掩模，λ = 1.6微米时每模10^-2 λ/D。此外，我们还在实验室中演示了四象限相位掩模在638 nm处的开环测量指向精度为10^-2 λ/D。
2014-04-29 astro-ph.IM
Observing inside the coronagraphic regime with optimized single-mode nulling interferometry
用大型望远镜进行高对比度日冕照相成像的类地系外行星的数量受到日冕照相仪可以观察到的明亮恒星的最小角度偏移的限制。然而，通过在望远镜的瞳孔中采用调零干涉测量法，可以到达望远镜的日冕区域内部。事实上，交叉孔径调零干涉测量法可以比典型的日冕仪更接近恒星进行观测，甚至可以在恒星衍射核心内进行观测。识别最佳调零电晕放电，即，因此，具有非常小的IWA和用于系外行星光的高吞吐量的太阳能电池将引起极大的兴趣。因此，对现有的归零方案进行了系统的审查，这导致了三件事。首先是一个拓扑的概述，团结成一个共同的几何框架的多孔径调零干涉仪和单孔径相位日冕仪。第二种是一种新型的相位掩模日冕，它出现在这个框架的间隙中，在这里称为分裂环日冕。第三个是一个明确的识别的最佳配置为零电晕，这原来是一个孔径平面相位刀，即，在将望远镜的点扩散函数聚焦到单模光纤中之前，将消色差π弧度相移施加到望远镜光瞳的一半。相位刀光纤日冕仪的理论峰值效率为35.2%，对于圆形望远镜孔径，被发现几乎是下一个最有效的情况下，涡旋光纤零器的两倍，在19.0%。
2022-10-17 astro-ph.IM
On-sky performance analysis of the vector Apodizing Phase Plate coronagraph on MagAO/Clio2
我们报告的性能矢量切趾相位板日冕仪，工作在波长范围为$2-5 μ$米，安装在MagAO/Clio 2在6.5米麦哲伦粘土望远镜在拉斯坎帕纳斯天文台，智利。日冕仪操纵光瞳中的相位产生三个光束，产生两个日冕点扩散函数（PSF）和一个微弱的泄漏PSF。通过液晶技术和偏振技术实现的固有消色差几何相位来施加相位图案。冠状光学元件是使用直写技术制造的，用于精确控制液晶图案，以及用于消色差的多扭曲延迟器。通过将线性相位斜坡集成到日冕相位图案中，使用单个光瞳平面光学器件创建两个分离的日冕PSF，这使得它坚固且易于安装在现有望远镜中。这两个日冕照相的PSF在恒星的每一侧都包含一个180 $^\circ$的黑洞，这些恒星的互补副本被用来校正靠近恒星的视晕。为了描述日冕的特征，我们收集了一个明亮的（$m_L=0-1$）附近恒星的数据集，观测时间为$\sim$ 1.5小时。通过旋转和最佳缩放一个PSF并从另一个PSF中减去它，我们看到$3.5 λ/D$的对比度提高了1.46个幅度。在3.9 $μ$ m处进行常规角度微分成像时，MagAO矢量变迹相位板冠状动脉在2 $λ/D$处提供8.3（$=10^{-3.3}$）的$5σ Δ$ mag对比度，在$3.5 λ/D$处提供12.2（$=10^{-4.8}$）的$5σ Δ$ mag对比度。
2017-02-14 astro-ph.IM
Benefits of adding radial phase dimples on scalar coronagraph phase masks
针对标量日冕仪焦平面掩模受色度限制性能的问题，研究人员提出集成径向相位凹痕的混合标量相位掩模设计，可大幅提升宽带对比度，且不会增加低阶像差敏感度，但也无法将像差敏感度恢复至标称状态。
2024-07-08 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
Extinction controlled adaptive phase-mask coronagraph
上下文相位掩模日冕照相在内工作角和发现空间方面具有优势。然而，它仍然受到诸如对倾斜误差和色差的敏感性的缺点的困扰。本文提出了一种基于自适应相位掩模的偏振干涉调零恒星日冕仪。目标。我们的概念旨在动态地和消色差地优化电晕管的调零效率，使其更容易受到快速低阶像差（倾斜误差，焦点等）的影响。方法.我们进行了数值模拟，以证明所提出的方法的价值。主动控制系统将校正图像不稳定性对相消干涉的有害影响。掩模在尺寸、相位和振幅方面的适应性还补偿掩模本身的制造误差，并且潜在地补偿色彩效应。液晶特性用于提供相位掩模周围的环形的可变透射，而且还通过将偏振旋转180度来实现PSF的核心中的消色差π相移。结果我们开发了一个新的概念，并使用数值模拟显示其实际优势。相位掩模日冕的这种新的自适应实现可以有利地用于当前和下一代自适应光学系统，从而在不损害对比度的情况下实现小的内部工作角。
2012-10-28 astro-ph.IM
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。
2016-05-27 astro-ph.IM
A Broadband Scalar Vortex Coronagraph
具有深零和小内工作角的宽带日冕照相术具有提供系外行星和其他微弱物体的图像和光谱的潜力。近年来，人们提出了许多日冕照相方案，其中最有前途的是光学涡旋相位掩模日冕照相。本文提出了一种新的宽带光学标量涡旋日冕辐射方案，并在实验室中进行了实验表征。我们的设置采用了一对计算机生成的相位光栅（其中一个包含一个奇点）来控制相位板的色散，并实现了恒定的峰-峰衰减低于$1\cdot 10^{-3}$在120 nm的带宽为中心的700 nm。内工作角约为λ/D，在2λ/D处的原始对比度为11.5个星等。
2013-07-16 astro-ph.IM
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。
2011-11-14 astro-ph.IM
Apodized phase mask coronagraphs for arbitrary apertures. II. Comprehensive review of solutions for the vortex coronagraph
通过清晰的圆形孔径，涡旋日冕可以完美地消除轴上点源，并分别为拓扑电荷2或4提供0.9或1.75 lambda/D的内工作角。然而，目前和不久的将来的大型望远镜都是同轴的，中心遮蔽的衍射效应和次级支撑足够强大，可以阻止探测到伴星1 e-3 - 1 e-5与它们的主星一样亮或比主星更暗。最近的进展表明，环形切趾器可以通过补偿在瞳孔的1D建模中的圆形中心遮蔽的衍射效应来恢复这种日冕仪的性能。我们扩展这项工作，并优化切趾器的任意孔径在2D中，以解决衍射效应的蜘蛛和其他非圆形文物的瞳孔。我们使用一个数值优化方案来计算混合coronagraphs设计，结合了优势的旋涡coronagraphs（小IWA）和形状的瞳孔coronagraphs（鲁棒性中央遮挡和瞳孔不对称结构）。我们最大化切趾器传输，而约束条件的极值上设置的电场计算在选定的区域的Lyot平面通过封闭形式的表达式。最佳切趾计算拓扑电荷2和4涡旋日冕仪和望远镜孔径与10-30%的中心遮挡和0-1%厚蜘蛛。我们描述了遮蔽率和蜘蛛的厚度对吞吐量和IWA的两个拓扑电荷的影响。
2014-04-10 astro-ph.IM
Propagation of Aberrations through Phase Induced Amplitude Apodization coronagraph
专门用于探测系外行星的日冕仪光学系统的抛光要求规格要求进行仔细和准确的光学建模。数值表示的传播通过系统的像差，以及使用多个DM的宽带波前补偿系统的模拟是至关重要的，当一个设计这样的一类仪器的误差预算。在这篇文章中，我们介绍了一种分析工具，用于相位诱导振幅切趾（PIAA）日冕仪。我们首先推导出通过PIAA单元的谐波纹波的传播的解析形式。利用这一结果，我们推导出在任何平面上的场的色度在光学训练的望远镜配备了这样的日冕。最后，我们研究了一个连续的DM波前驱动器校正这种波纹场的色响应，从而量化了PIAA反射镜的制造要求
2011-11-04 astro-ph.IM
An apodizing phase plate coronagraph for VLT/NACO
我们描述了一个coronagraphic光学与CONICA在VLT，提供抑制衍射从1.8到7 λ/D在4.05微米，最佳波长直接成像的冷太阳系外行星。该光学系统被设计成在像平面中的D形区域上以0.2弧秒提供10个量级的对比度，而不需要任何焦平面遮蔽掩模。
2010-07-20 astro-ph.IM
A broadband scalar optical vortex coronagraph
近年来，人们提出了新的日冕照相方案，其中最有前途的是光学涡旋相位掩模日冕照相。在我们的工作中，提出了一种新的宽带光学标量涡旋日冕辐射方案，并在实验室中进行了实验表征。我们的设置采用了一对计算机生成的相位光栅（其中一个包含一个奇点）来控制相位板的色散，并实现了一个恒定的峰到峰衰减低于1：1000在120 nm的带宽为中心的700 nm。内工作角为$λ$ /D，在2 $λ$ /D处的原始对比度为11.5“，更紧凑的设置在60 nm的带宽上实现了低于1：1000的峰-峰衰减，而其他结果保持不变。
2014-05-26 astro-ph.IM
First light from the Dome C (Antarctica) of a phase knife stellar coronagraph
我们报告的第一个白天在天空中的结果相刀恒星日冕在可见光操作从法国-意大利Concordia站在南极洲的圆顶C。在过去的几年里，该站点已被证明为高空间分辨率观测提供了极好的大气视宁度条件。从实验室实验和数值模型中获得的日冕性能进行了比较，从白天的天空数据记录在明亮的单星和多星：老人星（HD 45348），半人马座α（HD 128620 J）。没有使用校正系统（自适应光学或倾斜镜），因此大气湍流单独定义了图像质量，从而定义了日冕照相性能。此外，由于硬件/软件问题，实验无法在最佳操作条件下运行。实验结果令人满意：在可见光区，宽带总抑制率超过15。第一次白天观测活动产生了关于如何改进仪器以在未来夜间观测运行中获得最佳性能的实验反馈。
2009-02-13 astro-ph.IM
Multi-stage four-quadrant phase mask: achromatic coronagraph for space-based and ground-based telescopes
由于两个主要原因，只有不到3%的已知系外行星被直接成像。它们的角度非常接近它们的母星，母星比母星亮几个星等。因此，对系外行星的直接成像需要专用仪器，包括大型望远镜和精确的波前控制装置，以获得高角分辨率，以及用于衰减恒星光的日冕仪。日冕仪通常是彩色的，它们不能在宽光谱带宽上进行高对比度成像。这种色度对未来的仪器至关重要。扩大日冕光谱范围是未来天基和地基望远镜上系外行星成像仪器的一个挑战。我们提出了多级四象限相位掩模，它将多个单色四象限相位掩模日冕仪串联起来。已经证明了单色设备的性能，并且自VLT和JWST上的先前仪器开发以来，制造程序处于良好控制之下。因此，多阶段实施的简单性是有吸引力的。我们提出的仪器原理，我们描述了实验室性能的大光谱带宽和空间（离轴望远镜）和地面（E-ELT）望远镜的瞳孔形状。多级四象限相位掩模在很宽的光谱范围内（30%）减少了恒星通量，它是一个非常好的候选者，将与未来的地面和空间观测站的系外行星成像仪器的光谱仪。
2011-04-14 astro-ph.IM
Phase-induced amplitude apodization complex mask coronagraph tolerancing and analysis
相位诱导振幅切趾复掩模冠状照相机（PIAACMC）在小的内部工作角（$\approx$ 1 $λ$ /D）下提供高对比度性能和高行星通量（$>$ 70%）。复杂掩模是由深度不同的平铺六边形组成的多区域相移掩模。复杂的掩模可能难以制造，因为存在许多微米级的六边形区域（平均为$>$ 500），其连续深度范围超过几微米。确保宽带PIAACMC设计性能贯彻到制造的器件要求这些复杂的掩模被制造到明确定义的公差内。我们报告一个模拟公差分析的“玩具”PIAACMC设计，其特点是使用一个简单的蒙特卡罗方法的影响，共同的微细加工误差的轴上对比度性能。此外，公差分析提供了重要的信息，用于选择制造工艺，从而产生工作设备，同时可能降低工艺复杂性。常见的制造误差调查区域深度离散化，区域深度误差，区域之间的边缘文物。
2018-07-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
Optimizing the subwavelength grating of L-band Annular Groove Phase Masks for high coronagraphic performance
上下文环形槽相位掩模（AGPM）是矢量涡旋日冕的一种可能的实现方式，其中螺旋相位斜坡由同心亚波长光栅产生。几年来，我们一直在制造AAPM通过蚀刻光栅到合成金刚石基板使用电感耦合等离子体蚀刻。目的。我们的目标是设计，制造，优化和评估新的L波段AAPM，达到最高的日冕性能，在当前和未来的红外高对比度成像仪的应用。方法.采用严格耦合波分析法（RCWA）设计了相位掩模亚波长光栅。在专用光学测试台上进行日冕性能评估。性能评估的实验结果，然后使用精确地确定实际的轮廓制造的光栅，基于RCWA建模。结果AGPM的电晕照相性能对蚀刻深度和光栅轮廓中的小误差非常敏感。因此，大多数制造的组件在星光抑制方面表现出中等的性能（在最好的情况下为100：1）。在这里，我们提出了新的工艺重新蚀刻的制造组件，以优化光栅的参数，从而显着提高其coronagraphic性能。星光抑制高达1000：1被证明在一个宽带L过滤器的日冕测试台，这对应于一个原始的对比度约为1e-5在两个分辨率元素从一个完美的输入波阵面的恒星在一个圆形的，无障碍的光圈。结论.凭借其精湛的性能，我们最新的L波段AAPM是安装在最先进和未来高对比度热红外成像仪（如E-ELT的METIS）中的理想选择。
2016-10-17 astro-ph.IM
Compensation of high-order quasi-static aberrations on SPHERE with the coronagraphic phase diversity (COFFEE)
专门用于高对比度成像的第二代仪器SPHERE不久将在欧洲甚大望远镜上运行。这样的仪器依赖于一个极端的自适应光学系统，它与一个抑制大部分衍射恒星光的日冕仪相结合。然而，日冕仪的性能受到准静态像差的强烈限制，这些像差在科学图像平面上产生长寿命的斑点，很容易被误认为是行星。因此，最终的性能受到波前传感器和科学相机之间不可避免的差分像差的限制，必须对其进行估计和补偿。本文采用COFFEE方法对SPHERE的准静态像差进行测量和补偿。COFFEE（用于太阳系外行星探测的日冕照相焦平面波前估计）包括将相位分集扩展到日冕照相成像，仅使用科学相机记录的两个焦平面图像来估计准静态像差，包括差分像差。在本文中，我们使用从SPHERE的红外探测器IRDIS记录的日冕图像来估计日冕上游的像差，然后使用SPHERE的极端自适应光学环路SAXO进行补偿。我们首先验证的能力COFFEE估计高阶像差估计校准的影响函数模式引入的上游的日冕。然后，我们使用COFFEE在原来的迭代补偿过程中，以补偿估计的像差，导致对比度改善的一个因素，从1.4到4.7之间变化的2l/D和15 l/D的IRDIS。补偿过程的性能也通过仿真进行了评估。实验结果和这些模拟之间的一个很好的匹配。
2014-09-08 astro-ph.IM
Performance characterization of a broadband vector Apodizing Phase Plate coronagraph
直接成像邻近恒星周围的行星的主要挑战之一是抑制来自主星的衍射晕。日冕仪是抑制这种衍射晕的角度过滤器。切趾相位板冠状放大器通过反对称图案改变光瞳-平面相位，从而抑制2 ~ 7 λ/D范围内180度区域的衍射，并在该区域实现10^-4的平均原始对比度，与系统的倾斜稳定性无关。当前使用经典相位技术实现的APP日冕仪在带宽和抑制区域几何形状方面受到限制（即仅在恒星的一侧）。在本文中，我们展示了矢量APP（vAPP），其相位图案是由图案化的液晶的取向实现的。根据圆偏振态的光束分裂产生两个互补的PSF，两侧都有黑洞。我们已经开发了一种原型vAPP，其由带宽为500-900 nm的3个扭曲液晶层的堆叠组成。我们使用重建的光瞳平面图案，并随后的PSF结构的特性，该设备。通过对交叉和平行偏振器之间的光瞳进行成像，我们重建了vAPP的快轴图案、透射率和延迟，并将其用作PSF模型的输入。该模型包括实验室设置的像差，并与测量的PSF相匹配，该PSF显示在135度楔形中2和7 λ/D之间的原始对比度为10^-3.8。vAPP日冕仪相对容易制造，并且可以与高对比度成像仪器中的光瞳轮中的宽带四分之一波片和沃拉斯顿棱镜一起实现。制造技术允许在黑洞内部应用具有更深对比度的相位图案，并为相位操纵日冕术提供前所未有的光谱带宽。
2014-12-01 astro-ph.IM
Phase-Occultation Nulling Coronagraphy
通过描述类地行星在宜居带中的特征来寻找生命是天文学的关键科学目标之一。本文提出了一种新的相位掩蔽干涉调零日冕测量方法。PO-NC方法采用干涉仪腔体内部的光束行走和自由形式的光学表面，以在每个干涉仪臂（光路）之间引入径向依赖的板尺度差，其在传输离轴场的同时以高对比度使中心恒星归零。该设计很容易在分段反射镜望远镜架构上实现，利用单个调零干涉仪来实现高吞吐量、小的内工作角（IWA）、六阶或更高的星光抑制和全离轴发现空间，这些功能的组合是其他日冕仪设计通常必须交易的。与以前的NC方法不同，PO-NC方法不需要光瞳剪切;这增加了吞吐量，并使其对轴上共模望远镜误差不太敏感，从而减轻了实现$\leq10^{-10}$对比度水平所需的天文台稳定性。天文台的操作也得到了简化，不再需要多个望远镜辊和剪切机来构建高对比度图像。PO调零器的设计目标类似于用于直接探测宜居带（HZ）地球外信号的其他日冕仪：在$\geq10$ %带通上，在IWA为$\leq3λ/D$时，与在可见光和近红外波段工作的大（$>10$ ~m）分段孔径空间望远镜进行$10^{-10}$量级的对比。这项工作提出了一个介绍的PO调零日冕方法的基础上，其可见调零日冕（VNC）的遗产和关系的径向剪切干涉仪。
2015-04-22 astro-ph.IM
Annular Groove Phase Mask coronagraph in diamond for mid-IR wavelengths: manufacturing assessment and performance analysis
已知相位掩模日冕仪提供高对比度成像能力，同时保持小的内部工作角，这允许用较小的望远镜或更长的波长搜索系外行星或拱星盘。AGPM（环形槽相位掩模，Mawet等人，2005）是由旋转对称的亚波长光栅（即，具有小于λ/n的周期，λ是观察到的波长，n是光栅衬底的折射率）引起的光学矢量涡旋日冕（或矢量涡旋）。在本文中，我们提出了我们的第一个中红外AGPM原型压印在金刚石基板上。我们首先给出了N波段（~10 μm）的预期电晕放电性能的外推，并展望了将该技术缩小到最想要的L波段（~3.5 μm）的前景。然后，我们提出的制造和测量结果，使用金刚石优化的微加工技术，如纳米压印光刻（NIL）和反应离子蚀刻（RIE）。最后，亚波长光栅轮廓计量结合表面计量（扫描电子显微镜，原子力显微镜，白光干涉）与衍射光学偏振台和交叉相关与理论模拟，使用严格的耦合波分析（RCWA）。
2014-12-01 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 phase diversity: performance study and laboratory demonstration
目前和未来专门用于系外行星探测和表征的仪器（如欧洲甚大望远镜上的SPHERE，双子座北的GPI或未来的极大望远镜上的仪器）的最终性能受到未校正的准静态像差的限制。这些像差在科学图像平面上产生了长期存在的斑点，很容易被误认为是行星。常见的自适应光学系统需要专用组件来执行波前分析。因此，波前传感器和科学相机之间不可避免的差分像差限制了最终的波前测量性能。为了达到高对比度成像所需的探测率水平，必须估计并补偿这些差分像差。在本文中，我们的特点和实验验证的波前传感方法，依赖于焦平面数据。我们的方法，称为COFFEE（COronagraphic焦平面波前估计系外行星检测），是基于贝叶斯方法，它包括在相位多样性的扩展到高对比度成像。它仅使用从科学相机本身记录的两个焦平面日冕图像来估计差分像差。在本文中，我们首先提出了一个彻底的表征COFFEE的性能通过数值模拟。这种特性，然后比较与实验验证的COFFEE使用内部自适应光学工作台和切趾Roddier & Roddier相位掩模电晕。最后，我们提出了一个初步的验证COFFEE的能力，以补偿上游的像差的日冕。
2013-03-01 astro-ph.IM
A Family of Phase Masks For Broadband Coronagraphy Example of the Wrapped Vortex Phase Mask Theory and Laboratory demonstration
未来的仪器需要在大光谱范围内有效的日冕仪，以使宽带成像或光谱特征的系外行星1 e8比他们的恒星暗。提出了若干解决办法。光瞳变迹器可以将恒星的强度衰减1 e10倍，但它们只能传输少量的行星光。相位/振幅掩模的级联既可以衰减星光又可以透射大部分行星光，但是要对准的光学器件的数量对于仪器来说不是一个实际的解决方案。最后，矢量相位掩模可用于检测靠近明亮恒星的微弱光源，但它们需要使用高质量的圆偏振器，而对于以前的解决方案，这导致了一个复杂的仪器，需要许多光学器件来对准和稳定。我们提出了简单的日冕仪，需要一个标量相位掩模和一个二元Lyot停止只提供高传输的行星光（>50%）和高衰减的星光在一个大的光谱带通（~30%）和360度的视野。从数学的考虑，我们发现一个家庭的2D相位掩模优化的一个未遮挡的瞳孔。一个掩模是方位角包裹的涡旋相位斜坡。通过数值模拟和实验室测试，我们探讨了它的日冕性能。从数值模拟中，我们预测包裹涡可以衰减的峰值的恒星图像的因子1 e4超过29%的带通和1 e5超过18%的带通与传输超过50%的行星通量在~4 lambda/D。我们在实验室中证实了这些预测在可见光550 nm和870 nm之间。我们还获得了实验室黑洞的图像，其中系外行星的流量是3e-8倍的主机恒星流量可以检测到在3sigma。利用蚀刻连续2D功能的新技术，可以很容易地制造新型掩模，为宽带冠状照相术开辟新的可能性。
2020-01-16 astro-ph.IM
Fully broadband vAPP coronagraphs enabling polarimetric high contrast imaging
我们提出了完全消色差矢量切趾相位板（vAPP）日冕仪的设计，实现低偏振泄漏解决方案和消色差分束，使宽带滤波器的观测。vAPP是光瞳平面光学器件，通过固有的消色差几何相位来诱导相位。我们讨论了宽带vAPP的各种实现方式，并对宽带vAPP电晕放电的所有组件设置了要求，以确保泄漏项不会限制1 E-5的原始对比度。此外，我们还讨论了基于液晶或石英/MgF 2组合的超消色差量子阱，以及几种偏振器的选择。由于（宽带）vAPP日冕仪的实现完全基于偏振技术，它可以很容易地扩展到提供偏振测量，通过在日冕仪光学系统之前添加另一个QWP，这进一步增强了恒星和偏振伴星之间的对比度。我们概述了几个偏振vAPP系统的设计，可以很容易地实现在现有的仪器，如SPHERE和SCExAO。
2018-11-24 astro-ph.IM
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
Post-coronagraphic tip-tilt sensing for vortex phase masks: the QACITS technique
小的内部工作角日冕仪，如涡旋相位掩模，对于在系外行星探测和定性方面充分发挥地基望远镜的潜力至关重要。然而，这个有吸引力的功能的缺点是一个高灵敏度指向错误，这降低了性能的电晕放电。我们提出了一个倾斜检索技术的基础上分析的最终coronagraphic图像，以下称为象限分析Coronagraphic图像的倾斜倾斜传感（QACITS）。在小相位像差的假设下，我们证明了涡旋相位掩模的行为可以简单地描述从入射光瞳到Lyot停止平面的Zernike多项式。这种方便的形式主义是用来建立QACITS技术的理论基础。已经进行了模拟，以证明该技术的有效性和局限性，包括中央阻塞瞳孔的情况下。实验结果进一步验证了QACITS技术原理在无遮挡圆孔情况下的有效性。Keck望远镜的典型配置（24%的中心阻塞）已经模拟了额外的高阶像差。在这些条件下，我们的模拟表明，QACITS技术仍然适用于中心阻塞的瞳孔，并执行倾斜的反演精度$5 \times 10^{-2}$ λ/D时，波前误差为λ/14 rms和$10^{-2}$ λ/D为λ/70 rms的误差（λ为波长和D的瞳孔直径）。QACITS技术的实施是基于对科学图像的分析，并且不需要对原始设置进行任何修改。因此，配备有涡流相位掩模的现有设备可以直接受益于该技术，以改善靠近轴的对比度性能。
2015-09-21 astro-ph.IM
Band-Limited Coronagraphs using a Halftone-dot process: design guidelines, manufacturing, and laboratory results
未来42米欧洲超大望远镜的系外行星成像相机和光谱仪（EPICS）将能够直接成像，并在红外线中为年轻和年老的彗星质量行星提供光谱。为了达到所需的对比度，几个日冕照相概念-以消除星光-正在研究中：传统的瞳孔变迹（CPA），变迹瞳孔Lyot日冕照相（APLC），双区日冕照相（DZC），四象限相位掩模（Four-quadrants Phase mask，Four-quadrants PM），多级Four-quadrants PM，环形槽相位掩模（AGPM），高阶光学涡旋（OVC）和带限日冕照相（BLC）。最近的实验表明，半色调点的过程-即微点技术-的兴趣，以产生足够的传输配置文件的CPA，APLC和DZC概念的瞳孔切趾。在这里，我们研究使用这种技术来生产带限焦平面掩模，并提出了设计准则。此外，我们提出了第一个近红外实验室的结果与BLC确认微粒的方法作为一个合适的技术，地面观测。
2009-10-07 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
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
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
Minimizing the polarization leakage of geometric-phase coronagraphs with multiple grating pattern combinations
用于地面和空间高对比度成像系统的液晶衍射相位板日冕仪的设计受到光谱带宽和偏振泄漏之间的权衡的限制。我们证明，通过结合相位图案与偏振光栅（PG）图案直接跟随一个或几个单独的PG，我们可以抑制额外的数量级的偏振泄漏项衍射出光束。\textcolor{black}{Using two PGs composed of a single-layer liquid crystal structure in the lab, we demonstrate a leakage suppression of more than an order of magnitude over a bandwidth of 133 nm centered around 532 nm. At this center wavelength we measure a leakage suppression of three orders of magnitude.}此外，模拟表明，两种多层液晶PG的组合可以抑制1-2.5 nm的$<10^{-5}$和650-800 nm的$<10^{-10}$的泄漏。我们介绍了具有三个或更多个光栅的多光栅解决方案，这些光栅可以被设计为没有两个圆偏振态的分离，并且提供更深层次的偏振泄漏抑制。我们提出了一个三光栅的解决方案，从450 nm到800 nm的第一艾里环上的$<10^{-10}$…
2020-02-14 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
Experimental validation of joint phase and amplitude wave-front sensing with coronagraphic phase diversity for high-contrast imaging
上下文专门用于直接探测系外行星的下一代星载仪器需要前所未有的波前控制精度。用于这些仪器的日冕波阵面传感技术必须使用科学相机作为波阵面传感器来测量光学像差的相位和振幅。目的。本文将日冕相位分集推广到复电场的估计，即相位和幅度的联合估计。方法.我们介绍了复杂的日冕相位多样性的形式主义。我们已经在巴黎天文台的Très Haute Dynamique试验台上通过实验证明，使用日冕相位多样性可以重建具有亚纳米精度的相位和振幅像差。最后，我们进行了第一次比较的复杂波前估计使用coronagraphic相位多样性（依赖于时间调制的散斑图案）和重建的自相干相机（依赖于空间调制的散斑图案）。结果我们证明，日冕相位多样性检索复杂的波前与亚纳米精度与使用自相干相机进行的重建有很好的一致性。结论.这一结果铺平了道路，日冕相位多样性作为日冕波前传感器的候选人非常高的对比度空间任务。
2018-07-18 astro-ph.IM eess.IV physics.optics
An analytic expression for coronagraphic imaging through turbulence. Application to on-sky coronagraphic phase diversity
日冕照相高对比度系外行星成像系统（如SPHERE或GPI）的最终性能受到准静态像差的限制。这些像差产生的斑点可能会被误认为是图像中的行星。为了设计仪器、校正准静态像差或分析数据，在有残余湍流存在时日冕仪的点扩散函数的表达式是非常有用的。在这里，我们推导出这个点扩散函数的解析表达式，这是一个扩展到日冕成像的Roddier的表达式通过湍流成像。我们给出了它的结构的物理解释，我们通过数值模拟验证它，我们表明，它是计算效率。最后，我们将此成像模型的日冕相位多样性方法（COFFEE），并通过模拟验证，它允许波前重建存在的残余湍流。初步的结果，这给一个亚纳米级的精度的情况下，类球体系统，强烈建议，准静态像差可以通过这种方法在观测过程中进行校准。
2017-01-30 astro-ph.IM physics.optics
Dark Hole Maintenance and A Posteriori Intensity Estimation in the Presence of Speckle Drift in a High-Contrast Space Coronagraph
通过日冕照相术进行的直接系外行星成像需要在黑洞中保持长时间的高对比度。在这段时间内缓慢变化的波前误差会累积并导致恒星的点扩散函数（PSF）中的系统误差，这限制了行星可实现的信噪比。在本文中，我们表明，估计的散斑漂移可以通过在黑洞中的强度测量与抖动的变形镜，以增加相位多样性。提出了一种基于扩展卡尔曼滤波和电场共轭的方案，用于在积分阶段保持黑洞。对于后处理阶段，提出了一种后验方法来估计PSF漂移过程的实现和与散斑不相干的行星光的强度。
2019-02-05 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
High-order myopic coronagraphic phase diversity (COFFEE) for wave-front control in high-contrast imaging systems
准静态像差的估计和补偿是实现高对比度成像系统最终性能的必要条件。COFFEE是一种焦平面波前传感方法，其包括将相位分集扩展到高对比度成像系统。基于贝叶斯方法，它估计从科学相机本身记录的两个焦平面图像的准静态像差。在本文中，我们提出了COFFEE的扩展，它允许估计的低和高阶像差与纳米精度的任何coronagraphic设备。的性能进行评估的现实模拟，在SPHERE仪器框架。我们开发了一个短视的估计，使我们能够考虑到使用的多样性阶段的不完善的知识。最后，我们评估了COFFEE在补偿过程中的性能，以优化探测器上的对比度，并表明它允许在距离恒星几个分辨率元素处达到SPHERE所需的10^-6对比度。值得注意的是，我们提出了一种非线性能量最小化方法，可用于达到非常高的对比度水平（在类球体环境中优于10^-7）
2013-10-21 astro-ph.IM
Phase-Induced Amplitude Apodization on centrally obscured pupils: design and first laboratory demonstration for the Subaru Telescope pupil
高对比度日冕成像对于具有中心障碍物和厚蜘蛛叶片的望远镜来说是具有挑战性的，例如斯巴鲁望远镜。在本文中，我们提出了第一个实验室演示的高效率PIAA型coronagastrophic在这样的瞳孔，使用coronagraphic光学，这将是斯巴鲁Coronagraphic极端AO（SCExAO）系统的一部分，目前正在组装。无损光瞳变迹由一组非球面PIAA透镜执行，该非球面PIAA透镜专门设计用于去除光瞳的中心障碍物，并与蜘蛛去除板（SRP）相结合，该蜘蛛去除板（SRP）通过利用倾斜的平面平行板平移光瞳的四个部分来去除蜘蛛叶片。一个“逆PIAA”系统，位于日冕焦平面掩模后，用于消除离轴像差，并提供一个宽视场。我们的研究结果验证了SCExAO系统采用的概念，并表明斯巴鲁望远镜的光瞳可以适当地变迹为高对比度的日冕成像接近$\approx$ 1 $λ/D$的灵敏度没有损失。我们还验证了系统中的离轴像差与理论相一致，并且逆PIAA系统恢复了广泛的可用于系外行星探测和盘成像的视场。
2009-09-17 astro-ph.IM
Optical Vectorial Vortex Coronagraphs using Liquid Crystal Polymers: theory, manufacturing and laboratory demonstration
在本文中，在简要回顾了矢量涡旋的理论，我们描述了我们的技术方法来产生必要的相位螺旋，并报告在实验室中获得的第一个光学矢量涡旋日冕（OVVC）的结果。为了实现几何相位斜坡，我们利用液晶聚合物（LCP），我们认为这是最有效的技术路径，以快速合成光学矢量涡旋的几乎任何拓扑电荷。利用拓扑电荷2的第一原型器件，在1.55微米的波长处获得了在3.5 l/d的角间距处1.4e-2的最大峰间衰减和3e-5的残余光水平（在该点处达到我们当前的噪声基底）。这些结果表明，使用空间变化的双折射分布，以产生一个新的家庭的coronagraphs可用于自然非偏振光的有效性，打开了一条路径，以高性能coronagraphs是消色差的，并具有低灵敏度的低阶波前像差。
2009-12-02 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
Laboratory demonstration of a mid-infrared AGPM vector vortex coronagraph
日冕照相术是实现高对比度成像的强大技术，因此可以对明亮目标周围的微弱同伴进行成像。各种概念已被用于可见光和近红外区，而日冕照相在中红外区的应用目前仍在很大程度上尚未开发。基于同心亚波长光栅的矢量涡旋相位掩模在这类应用中显示出巨大的潜力。我们的目标是生产和验证第一个高性能的宽带焦平面相位掩模日冕仪的应用在中红外区，特别是L波段的分数带宽为~16%（3.5-4.1 μm）。基于严格的耦合波分析，我们设计了一种在L波段产生涡旋效应的环形槽相位掩模（AGPM），并将其刻蚀到一系列金刚石衬底上。用扫描电子显微镜测量了光栅参数。然后在中红外日冕测试台上测试所得的组件。在设计和制造之间仅经过几次迭代之后，我们的最佳L波段AGPM就获得了2 x 10^{-3}的宽带原始零陷深度。这对应于在2λ/D下约6 x 10^{-5}（10.5 mag）的原始对比度。这一结果完全符合我们的预测的基础上严格耦合波分析建模，使用测量的光栅参数。还评估了对倾斜和聚焦的灵敏度。经过多年的技术发展，中红外矢量涡旋日冕仪终于成为现实，不负众望。基于它们的测量性能，我们的L波段AGPS现在已经准备好在主要的地面天文台的系外行星成像中打开一个新的参数空间。
2013-04-03 astro-ph.IM
Adaptive Optics system of the Evanescent Wave Coronagraph (EvWaCo): optimised phase plate and DM characterisation
渐逝波日冕仪（EvWaCo）是一种消色差日冕仪掩模，在光谱域[600 nm，900 nm]范围内尺寸可调，将安装在泰国国家天文台。在这项工作中，我们提出了一个工作台的发展，以验证其极端自适应光学系统（XAO），包括一个DM 192 ALPAO变形镜（DM）和一个15 × 15夏克哈特曼波前传感器（SH-WFS）。在这个实验台上，湍流模拟使用旋转相位板在光瞳平面。通常，使用随机生成的相位屏幕来设计这样的组件。这样的单一实现不一定提供所需的结构功能。我们提出了一种设计印刷图案的解决方案，以确保光束具有严格和受控的Kolmogorov统计，并具有正确的2D结构函数。这对于控制实验条件以便将实验结果与数值模拟和预测进行比较至关重要。该工作台还用于使用54 x54 ALPAO SH-WFS对ALPAO DM的完整27 mm瞳孔进行深度放大。我们测量其影响函数的平均形状以及每个单个致动器的影响函数，以研究它们的分散性。我们研究的线性度的致动器振幅的命令，以及线性的影响函数的配置文件。我们还研究了致动器偏移以及在0命令的膜形状。该知识对于获得用于XAO控制回路的DM的前向模型是至关重要的。
2022-12-28 astro-ph.IM
Coronagraphic phase diversity through residual turbulence: performance study and experimental validation
日冕照相系统中的准静态像差是地基和天基系外行星成像仪能力的最终限制。这些像差-可能是由于各种原因，如光学对准或在观察过程中移动光学部件-在焦平面上产生称为散斑的光残留，可能会被误认为是行星。对于地面仪器，由于部分自适应光学校正而产生的残余湍流波前误差的存在给在日冕物质存在下测量像差的挑战带来了额外的困难。在本文中，我们提出了一个扩展的COFFEE，日冕相位多样性，准静态像差的估计存在自适应光学校正的残留湍流。我们进行逼真的数值模拟，以评估性能，可以预期的仪器上的当前一代。我们在实验室进行了第一次实验验证，这表明，准静态像差可以在观测期间通过日冕相位多样性进行校正。
2019-07-16 astro-ph.IM physics.optics
A diamond AGPM coronagraph for VISIR
近年来，相位掩模日冕照相术在对恒星的近距离环境成像方面变得越来越有效，从而能够搜索系外行星和星周盘。日冕仪是理想的仪器，其特点是高动态范围成像能力，同时保持一个小的内部工作角度。AGPM（环形槽相位掩模，Mawet等人，2005）由旋转对称的亚波长光栅引起的矢量涡旋组成。这种技术构成了一个几乎独特的解决方案，在较长的波长（中红外）消色差。为此，我们特别设想了一个中红外AGPM日冕仪，用于即将升级的VISIR，ESO（Paranal）VLT上的中红外成像仪和摄谱仪，与VISIR财团的成员合作。VISIR升级项目的实施阶段预计将于2012年5月至8月进行，安装的AGPM将覆盖11-13.2 μm光谱范围。在本文中，我们提出了我们的AGPM在金刚石衬底上压印的整个制造过程。金刚石具有高透明度、小色散、极低的热膨胀以及优异的机械和化学性能，是中红外波段的理想材料。设计过程中进行了严格的耦合波分析（RCWA）的基础上的算法，并已进行了使用纳米压印光刻和反应离子刻蚀的微加工。还使用劈裂技术进行了精确的光栅轮廓计量。最后，我们展示了使用气溶胶喷射印刷（AJP）的基准点（即定心标记）的沉积。我们以最终的加冕礼预期表现结束。
2014-12-01 astro-ph.IM
New method to achieve the proper polarization state for a vector vortex coronagraph
矢量涡旋日冕仪（VVC）在实验室和地面观测站的性能使其在NASA的任务概念HabEx和LUVOIR中占有一席之地。VVC通过对偏振态的操纵来诱导相位斜坡。左圆偏振和右圆偏振被印上相反符号的相位斜坡，这阻止了自然光中基于模型的焦平面波前传感和控制策略。因此，我们必须使用偏振状态，而不是确保在VVC掩模处的圆偏振光。然而，如果存在在圆偏振器和焦平面掩模之间添加任何种类的相位延迟的光学器件，则实现该偏振状态可能是不平凡的。在这里，我们目前使用的方法在加州理工学院高对比度光谱测试台（HCST），以实现适当的圆偏振态的VVC，它只使用可变形镜和适当的旋转的圆偏振器和分析仪光学。在HCST，我们通过VVC实现了宽带光的原始对比度水平\tentoe ~。
2021-08-16 astro-ph.IM
The Phase Induced Amplitude Apodizer and Nuller -- High transmission, high dispersion coronagraphy at 2λ/D
Observatoire de Genève, Département d’Astronomie, Université de Genève（日内瓦天文台，天文学系，日内瓦大学）；Division of Space and Planetary Sciences, University of Bern（伯尔尼大学空间与行星科学系）；Division of Space Research and Planetary Sciences, Physics Institute, University of Bern（伯尔尼大学物理研究所空间研究与行星科学系）
PIAAN冠状图通过单模光纤实现高对比度和高传输率，为比邻星b的高色散冠状图观测提供关键技术方案。
2025-03-24 astro-ph.IM
The VLT/ERIS grating vector Apodizing Phase Plate coronagraph
Leiden University（莱顿大学）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；SRON Netherlands Institute for Space Research（荷兰空间研究所）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）
本文描述了为VLT上的ERIS设计的光栅矢量衰减相位板冠状仪的实验室制造和天体观测测试，展示了其在K和L波段的性能及应用前景。
2026-03-25 astro-ph.IM
Implementing focal-plane phase masks optimized for real telescope apertures with SLM-based digital adaptive coronagraphy
对系外行星或拱星盘物质的直接成像需要在10-6到10-12水平的极端对比度，与恒星的角距< 100质量。焦平面掩模日冕照相成像在这一领域发挥了关键作用，利用了地面8+m级望远镜上自适应光学的进展。然而，大型望远镜的入射光瞳通常由复杂的，有时是分段的，非理想的孔径组成，其中包括用于次镜及其支撑结构的中心障碍物。在实践中，这在可实现的对比度和内部工作角方面对波前质量和日冕照相性能产生负面影响。最近的理论工作结构黑暗表明，解决方案FPM相位分布，优化非理想孔径，可以数值推导。在这里，我们提出并讨论了这个概念的第一个实验验证，使用反射式液晶空间光调制器作为自适应FPM日冕仪。
2017-07-11 astro-ph.IM physics.optics
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
MIRAC-5 on the MMT with MAPS: annular groove phase mask N-band coronagraphic upgrade
本文介绍 MIRAC-5 在 MMT 望远镜上利用 MAPS 的 N 波段日冕仪升级，包括 AGPM 表征、Lyot 光阑优化及 QACITS 控制，旨在提升系外行星成像对比度。
2025-08-11 astro-ph.IM
The Roman coronagraph community participation program: observation planning
本文总结罗马日冕仪社区参与计划下观测规划工作组的活动，该工作组负责罗马日冕仪技术演示阶段的目标选择与观测规划，包括扩展星表、建模天体物理目标及预备高优先级目标观测，助力系外行星表征。
2024-11-26 astro-ph.IM
XAO-assisted coronagraphy with SHARK NIR: from simulations to laboratory tests
几个专用于探测和表征系外行星的极端自适应光学（XAO）系统目前正在8-10米级望远镜上运行。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成为可能。SHARK-NIR是一种将在大型双目望远镜（LBT）上使用的日冕照相机。经过广泛的模拟活动，SHARK-NIR团队选择了一套在仪器中实施的日冕技术，以满足科学要求。总之，高斯Lyot日冕仪是服务于所有需要场稳定和适度对比度的科学案例的选择。在光瞳稳定模式下搜寻系外行星的观测可以利用三个成形光瞳掩模（SPC）和一个四象限相位掩模（Four-Quadrant Phase Mask）日冕仪。SPC的设计是为了在靠近恒星的小视场内实现高对比度，并且对图像和瞳孔抖动具有鲁棒性。该传感器可以访问整个科学FoV（18“x18”），并在理想条件下（高斯特列尔比）提供出色的性能，但性能仍然很好，无论是靠近还是远离恒星，即使在较低的斯特列尔和适度的振动。采购阶段结束后，冠状掩模被运送到我们的实验室，我们开始在光学工作台上测试其性能，并定义将在我们的清洁室中最终集成仪器时使用的对准程序。在这篇文章中，我们描述了我们在实验室中使用SHARK-NIR日冕仪进行的测试。我们测量了每种技术在非常高的斯特列尔条件下可实现的对比度，并定义了增强集成程序。
2020-11-25 astro-ph.IM
