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
Asteroid Confusions with Extremely Large Telescopes
小行星可以被认为是点源的污染源，也可以被认为是混淆噪声的来源，这取决于它们是否在图像中被检测到，或者它们的通量是否低于检测极限。我们估计，在低黄道纬度，~ 10，000 - 20，000小行星/平方米。度的小行星将由E-ELT类望远镜探测到，而到斯皮策和赫歇尔任务结束时，红外空间天文台将提供约100，000次偶然发现的小行星探测。因此，探测和识别小行星是巡天天文学的一个重要步骤。
2009-05-15 astro-ph.IM
End-to-end science operations in the era of extremely large telescopes
天文台端到端科学操作是从一个科学问题开始的整个过程，以请求观测时间的建议为代表，并以解决该问题的观测数据分析结束，包括计划，安排，获取和处理这些观测所需的所有中间步骤。日益复杂的观测设施要求采用高效的科学操作方法，同时对天文学用户群体友好，并能够获得尽可能高的科学回报。因此，这一过程得到了一系列工具的支持。在本文中，我们描述了整个端到端的过程及其实施的三个即将到来的极大的望远镜（ELTs），ESO的ELT，三十米望远镜（TMT），和巨型麦哲伦望远镜（GMT）。
2022-03-10 astro-ph.IM
The stellar scintillation on large and extremely large telescopes
地基天文测光的精度受到两个因素的限制：光子统计和恒星光通过地球大气层时产生的恒星闪烁。本文研究了光学湍流（OT）外尺度$L_0$对闪烁低频分量的抑制作用。结果表明，对于典型值的$L_0 \sim 25 - 50$ m，这种效果变得明显的直径约4米的望远镜。在曝光时间超过几秒的特大型$30 - 40$ m望远镜上，计算中包括外尺度使闪烁功率相对于传统估计减少了10倍以上。这种现象的细节进行了讨论的各种模型的非Kolmogorov湍流。同时，结合外尺度的影响，给出了望远镜中心遮蔽对闪烁噪声影响的定量描述。对未来TMT和E-ELT望远镜的闪烁噪声的评估预测，对于60 s曝光，振幅约为$10 \mumag$。
2012-07-06 astro-ph.IM
Overview of the European Extremely Large Telescope and its instrument suite
欧洲极大望远镜将在2024年底看到第一束光。它的直径接近40米，将是有史以来从地面建造的最大的光学望远镜。ELT将在灵敏度/空间角分辨率参数空间中打开全新窗口。为了充分利用这个巨人的科学潜力，所有仪器都将配备自适应光学（AO），提供最清晰的图像。本文简要概述了ELT未来仪器的AO功能，强调了一些预期的性能，并描述了一些仍需解决的技术挑战，以实现最佳的科学用途。这篇论文已经在2018年波尔多的“法国天文学与天体物理学学会”研讨会上发表，它自然偏向于法国对ELT的贡献。
2018-12-17 astro-ph.IM
Extremely long baseline interferometry with Origins Space Telescope
在距离地球150万公里的日地L2拉格朗日点上运行的起源太空望远镜配备了稍微修改过的HERO外差仪器，可以作为VLBI网络中一个独特的有价值的节点。“起源”与现有的地基毫米/亚毫米望远镜阵列相结合所产生的前所未有的角分辨率将使空间可分辨黑洞的数量增加一百万倍，允许对这些黑洞的整个宇宙历史进行研究，并通过揭示最近的黑洞中的光子环子结构来实现对广义相对论的新测试。
2019-09-03 astro-ph.IM
All-spherical telescope with extremely wide field of view
本文提出了一种用于大面积天空监测的全球面折反射望远镜，它的视场角为直径几十度，焦面为球面。我们提供了这样一个系统的几个例子，孔径高达800 mm，视场直径为$30^\circ$和$40^\circ$。焦面的曲率由望远镜的高性能来补偿。特别地，在恒星的多色图像中包括80%的能量的圆的直径在$30^\circ$大小的视场上的范围为$1.4'' - 1.9''$，并且在$40^\circ$大小的视场上的范围为$2.2'' - 2.9''$。讨论了弯曲焦面的一些工作方式。
2016-02-07 astro-ph.IM
High Precision Astrometry with MICADO at the European Extremely Large Telescope
在这篇文章中，我们确定和讨论各种统计和系统的影响与MICADO，近红外成像相机提出的42米欧洲极大望远镜（E-ELT）实现的天体测量精度。这些效应是仪器效应（例如几何失真）、大气效应（例如色差折射）和天文效应（参考源选择）。我们发现有几种现象对~100微弧秒尺度有影响，这意味着它们可以大大大于光学/近红外42米望远镜的理论统计天体测量精度。根据类型的不同，这些影响需要通过专用的仪器设计属性或通过专用的校准程序进行控制。我们的结论是，如果这样做是正确的，40微弧秒或更好的天体测量精度-40微弧秒/年的自行对应于约20公里/秒，在100千秒差距-可以实现在一个历元的实际观测
2009-10-27 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
Efficient implementation of pseudo open loop control for adaptive optics on Extremely Large Telescopes
使用最小均方误差波前重建的闭环自适应光学系统需要计算伪开环波前斜率。这些技术结合了大气统计学的知识，因此必须在波前斜率测量中表示。这些伪开环斜率是从测量的残余斜率和重构斜率的总和计算的，如果可变形反射镜是平坦的，则重构斜率将被给出，通常涉及交互矩阵与来自先前时间步长的致动器需求的相乘。当使用稠密代数时，这种乘法对于超大望远镜来说计算代价很高，需要很大的内存带宽。在这里，我们表明，这一要求可以显着降低，保持数学的正确性，并显着降低系统的复杂性。因此，这降低了这些系统的成本，并提高了鲁棒性和可靠性。
2019-03-28 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
Strategies for spectroscopy on Extremely Large Telescopes. II - Diverse field spectroscopy
由于其自适应光学系统在宽视场内接近衍射极限，因此极大望远镜的视场将包含大量的空间采样元件（spaxels）。由于这将超过任何现实仪器的检测能力，因此必须对该场进行稀释采样，以从所选的感兴趣区域提取光谱数据。如果采样模式提供分离的独立spaxels和更大的连续子场的适应性组合，无缝结合积分场和多目标光谱，科学回报将最大化。我们说明了这种多样的场光谱（DFS）的星系组装的宇宙学研究的效用。我们展示了如何实现DFS与仪器的概念：天体的。它集成了高度多路复用的单片光纤系统（MFS）和目前电信行业中可用的交换网络类型。它避免了笨重的运动部件，其局限性在论文I中已经指出。在论文III中，我们将通过改变输入输出映射来研究这种系统的优化。
2009-08-10 astro-ph.IM
InfraRed On-Detector Guide-Windows in the era of Extremely Large Telescopes
未来的极大望远镜（ELT）将需要自适应光学（AO）系统的进步，以充分发挥其潜力。除了单独的专用波前传感器之外，人们认识到，许多新仪器也需要科学焦平面本身内的波前传感。一种方法是使用探测器上引导窗口（ODGW），由此科学探测器的小子窗口被连续地读出（~ 10 s-100 s Hz），与整个芯片的较慢读取（>10 s）并行。这些窗口中的引导星质心可用于校正振动和弯曲。这些窗口的另一个潜在用途是在高节奏下执行局部重置，以防止饱和并最小化明亮光源的余辉。我们已经使用5 μ m截止Teledyne HAWAII-2 RG红外探测器和新的天文研究相机Gen-4控制器制作了ODGW系统原型。我们描述了我们的ODGW模式的实现，和科学图像的文物，观察。
2022-08-15 astro-ph.IM
Strategies for spectroscopy on Extremely Large Telescope. III - Remapping switched fibre systems
我们探索使用重映射技术，以提高天文光谱高度复用的光纤系统的效率。这是特别重要的实施不同的领域光谱学（DFS，在纸二）使用高度复用单片光纤系统（MFS）。多样场光谱学允许目标区域的任意分布，以优化观察复杂的星团结构时的观察效率，如原星团，这将越来越多地被极大望远镜（ELTS）所接近。我们将展示如何采用各种类型的单片光纤系统的输入和输出之间的重新映射可以允许连续的区域的空间元素被选择使用简单的开关阵列。最后，我们展示了如何比较这与积分场和多目标光谱学的效率，通过模拟使用人工和真实的目录的对象。通过采用这些映射策略，DFS在解决一系列现实目标分布时优于其他技术。这些技术也适用于生物医学科学，实际上是受其启发。
2009-08-10 astro-ph.IM
Capabilities of a fibered imager on an extremely large telescope
第一，用于单望远镜仪器的光纤成像仪是一种超高角分辨率光谱成像仪，能够提供超出望远镜衍射极限的校准图像和测量，这是传统AO成像无法达到的。FIRST通过将整个望远镜耦合到单模光纤阵列来实现灵敏度和精度。干涉条纹被光谱分散并成像在EMCCD上。一个18光纤第一设置目前安装在斯巴鲁冠状极端自适应光学仪器在斯巴鲁望远镜。它被用于双星系统的研究。在2020年底，它将升级为延迟线和有源LiNb03光子光束组合芯片，允许在MHz下进行纳米精度的相位调制。斯巴鲁望远镜的天空结果表明，由于ExAO系统稳定了可见光波前，FIRST可以获得长时间曝光，并在比以前可能的更暗的光源上工作。因此，在更大的望远镜上采用类似的方法将为以超高角分辨率进行银河系（恒星物理学、近伴星）和河外观测提供独特的科学机会。我们还讨论了调零和高对比度成像的潜在设计变化。
2020-10-21 astro-ph.IM
Historic evolution of the optical design of the Multi Conjugate Adaptive Optics Relay for the Extremely Large Telescope
自2009年底A阶段结束以来，用于极大望远镜的多共轭自适应光学中继器的光学设计经历了许多修改。这些修改是由于望远镜设计的演变，性能模拟的结果越来越准确，以及望远镜和客户仪器的光机接口的变化。此外，根据光学制造评估反馈，光学设计相对于以前的版本进行了全局简化。整合、调整、可访问性和维护问题在其发展的最后阶段的设计调整中也发挥了关键作用。本文旨在描述光学设计发展中最重要的步骤，其基本原理一直是拥有一个可行的和强大的仪器，满足所有的要求和接口。在广泛的探索可能的解决方案，所有提出的设计都符合高层次的科学要求，有关的最大残余波前误差和几何失真的出口端口。这项十年一次的工作的成果是在2016年B阶段启动时选择作为基线的设计，随后在调整和维护方面的要求和投入之后进行了轻微修改。
2019-03-18 astro-ph.IM
The ESO's Extremely Large Telescope Working Groups
自2005年以来，ESO一直在与其社区和行业合作，开发一种超大型光学/红外望远镜。ESO的极大望远镜（Extremely Large Telescope，简称ELT）是一种革命性的地基望远镜，它将拥有一个39米长的主镜，并将成为世界上最大的可见光和红外线望远镜。为了解决望远镜的科学操作和校准所需的特定主题，成立了13个特定的工作组，以协调ESO，仪器联盟和更广泛的社区之间的努力。我们在此介绍这些工作组的目标以及迄今取得的成就。
2023-02-28 astro-ph.IM
Potential for Observing Methane on Mars Using Earth-based Extremely Large Telescopes
这颗红色星球已经吸引了人类数千年，特别是在过去的几个世纪里，特别是在太空时代。对现存火星生命的怀疑是由火星的许多太空任务提供的，也是推动火星的动力，最近对大气中大量季节性甲烷的探测再次引发了讨论。甲烷最强的振动频率（约3.3微米）发生在天文学家的L波段的下半部分，在近红外线，在火星大气中很容易从夏威夷和智利等高干燥地区的地面分光镜检测到。然而，文献中对明确识别甲烷的特定光谱吸收线的分辨率及其起源存在争议。随着在光学/近红外操作的超大望远镜的拟议建设，问题变成了：这些ELT是否可以补充，甚至取代火星甲烷训练的天基仪器？2012年对地球、空中、地球轨道、太阳轨道、L2轨道、火星轨道和火星上的近红外光谱仪的回顾揭示了各种能力和局限性。空间、光谱、辐射和时间分辨率都被认为是复杂的、相互关联的和高度特定于仪器的。巨型麦哲伦望远镜、30米望远镜和欧洲极大望远镜将各有至少一台L波段光谱仪，由最先进的自适应光学提供支持，并能够实现极高的空间、光谱和辐射分辨率。随着时间的推移，重复观测将为有关任何检测到的甲烷的生物或非生物起源的理论考虑提供关键约束，建议挖掘现有数据集，ELT的科学案例包括火星甲烷，并加强科学团队之间的合作。
2020-08-13 astro-ph.IM
Optical system for extremely large spectroscopic survey telescope
本文为极大光谱巡天望远镜设计纯反射光学系统，结合条状棱镜大气色散校正器，以12米望远镜为例实现大视场与优异像质，并可放大至16米，获得全球最大集光本领。
2024-03-19 astro-ph.IM
The Era of Extremely Large Optical Telescopes II: The GMT and TMT
Maulana Azad National Urdu University（穆兰阿扎德国立乌尔都大学）
本文介绍巨型麦哲伦望远镜（GMT）和三十米望远镜（TMT）的关键技术创新，包括分段镜面、自适应光学和激光导星系统，这些技术使集光面积和空间分辨率提升一个数量级以上。
2026-06-11 astro-ph.IM physics.pop-ph
Spectroastrometry and Imaging Science with Photonic Lanterns on Extremely Large Telescopes
本文研究光子灯笼在极大望远镜上的光谱天体测量与干涉成像能力，分析其在系外卫星、类星体宽线区和内 circumstellar 盘等科学目标中的应用潜力。
2023-11-30 astro-ph.IM
Observing the sky at extremely high energies with the Cherenkov Telescope Array: Status of the GCT project
切伦科夫望远镜阵列是未来几十年地基伽马射线天文学的主要全球项目。相对于目前的仪器，性能将得到显着改善，允许对高能宇宙的新见解[1]。名义上的CTA南部阵列将包括一个由70个4米望远镜组成的子阵列，分布在几平方公里的范围内，以极高的能量研究天空，并在多TeV的能量范围内打开一个新的窗口。伽马射线切伦科夫望远镜（GCT）是该子阵列的拟议望远镜设计之一。GCT原型在2015年首次在天空中记录了切伦科夫光。在2016年的评估阶段之后，2017年成功进行了新的观察。GCT合作计划于2018-2019年在智利的CTA基地安装其首批望远镜和相机，并为随后的CTA生产阶段提供一些望远镜。
2017-09-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
The impact of geometric distortions in multiconjugate adaptive optics astrometric observations with future extremely large telescopes
天体测量学是推动未来超大望远镜多共轭自适应光学（MCAO）系统需求的主要科学案例之一。这些仪器的衍射极限点扩散函数（PSF）小，信噪比（SNR）高，保证了微弧秒级的天体测量精度。然而，光学畸变必须尽可能低，以实现高要求的天体测量要求。除了静态失真，光学机械不稳定性导致天体测量误差，这可能是天体测量误差预算的主要贡献者。本文介绍了分析，在设计层面上，光学机械不稳定性的影响时，加上光学表面的不规则性，由于制造过程。本文分析了一个在极大望远镜中应用的典型的多共轭自适应光学中继器。光线追迹模拟结合蒙特卡罗方法被用来估计的几何结构和幅度的场失真所造成的光学设计。我们考虑了畸变对MCAO修正的影响，表明只要通过光学设计和制造获得相应的精度，就有可能达到微弧秒的天体测量精度。我们预测，对于单历元观测，天体测量误差低于50 $μ$，可以达到曝光时间为2分钟，提供约100颗恒星可用于消除五阶失真。尽管仪器不稳定性会引起时变失真，但这种性能对于多历元观测是可再现的。
2019-05-08 astro-ph.IM
Prototype of a laser guide star wavefront sensor for the Extremely Large Telescope
新型的大型望远镜，作为未来的ELT，被设计成与激光引导星（LGS）一起工作，激光引导星被调谐到大气钠原子的共振。由于主要与LGS的有限距离、发射角、尖端倾斜不确定性和聚焦非等晕性有关的许多原因，这种波前感测技术对于应用于大型望远镜提出了复杂的问题。在MAORY的相位研究开始时，LGS波前传感器（WFS）的实验室原型的实施，ELT第一光的多共轭自适应光学RelaY，对于研究LGS WFS问题的具体缓解策略是必不可少的。本文给出了LGS WFS样机在不同工况下的试验结果。在Shack-Hartmann（SH）WFS上生成的LGS图像的准确度已与MAORY模拟代码进行了交叉检查。实验研究了噪声对质心定位精度的影响、LGS图像截断对波前传感精度的影响以及钠浓度分布和LGS图像欠采样的时间演化规律。
2018-04-19 astro-ph.IM
Optimizing the accuracy and efficiency of optical turbulence profiling using adaptive optics telemetry for extremely large telescopes
地面望远镜上的先进自适应光学（AO）仪器需要精确了解作为高度函数的大气湍流强度。该信息有助于点扩散函数重建、AO时间控制技术，并且是宽场AO系统所需的，以优化所观察到的波前的重建。大气的多变性使得实时测量光学湍流廓线变得重要。该测量可以通过将解析生成的协方差矩阵拟合到Shack-Hartmann波前传感器（SHWFS）质心的互协方差来执行。在这项研究中，我们探讨了减少交叉协方差数据点的协方差地图感兴趣区域（ROI）的好处。还介绍了一种使用协方差图ROI来测量和补偿SHWFS未对准的技术。我们比较的协方差矩阵和地图ROI光学湍流轮廓使用模拟和天空数据从加那利群岛，AO演示的4.2米威廉赫歇尔望远镜，拉帕尔马的准确性。对天空的CANARY结果进行了比较，从立体SCIDAR-一个专用的高分辨率光学湍流剖面仪同期配置文件。结果表明，协方差图ROI优化AO遥测光学湍流剖面的精度。此外，我们表明，协方差图ROI减少了一个非常大的望远镜规模的系统的拟合时间的一个因素的72。我们开发的用于收集所有呈现结果的软件包现在是开源的。
2019-01-17 astro-ph.IM
Strategies for spectroscopy on Extremely Large Telescopes. I - Image Slicing
生产用于极大望远镜（ELT）的光谱仪的问题之一是，如果所有其他参数保持不变，则光束大小需要与望远镜孔径成比例，从而导致巨大的尺寸和隐含的成本。对于远大于衍射极限的图像尺寸，这是一个特别的问题，如果自适应光学系统最初不能在仪器的整个视场上提供高度校正的图像，或者如果信号/噪声考虑需要大的空间样本，则可能是这种情况。在这种情况下，在图像切片中存在减小有效狭缝宽度并因此减小光束尺寸的潜在优点。然而，这意味着更大的检测器和过大的光学器件，这可能会抵消优势。通过一个光谱仪的玩具模型，其尺寸是使用现有的仪器校准，光谱仪的大小和相对成本的ELT已经估计。使用一系列的标度律来自参考仪器，它是可能的，以估计预测的不确定性，并探讨不同的设计策略的后果。该模型预测，根据光谱仪的类型，通过5-20的因子切片，可以节省大量成本（2 - 100倍）。预测表明，最好在单个光谱仪中容纳多个切片，而不是将它们分布在并行架构中更小，更便宜的副本中，但复制选项为积分场光谱（IFS）提供了一条有吸引力的升级路径，因为输入图像质量得到了改善。[Full摘要在文本中]
2009-08-11 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
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
A multi-functional fiber positioning system for Extremely Large Telescopes
本文提出一种面向极大望远镜多目标光谱观测的光纤定位系统概念设计，通过多ADC、倾斜镜及四自由度机械结构在弯曲焦面上工作，并结合目标分配算法实现约80-100%的瞄准效率。
2025-09-21 astro-ph.IM
Laser Guide Stars for Extremely Large Telescopes: Efficient Shack-Hartmann Wavefront Sensor Design using Weighted center-of-gravity algorithm
在过去几年中，人们越来越多地考虑研究激光引导星（LGS），以测量从地面进行光学和近红外天文观测时由大气引入的扰动。产生LGS的一种可能方法是在大约90公里高度的高层大气中激发钠层。由于钠层大约有10公里厚，所以人造参考源看起来很长，特别是从大孔径的边缘观察时。光斑伸长严重限制了最常见的波前传感器的性能。例如，Shack-Hartmann波前传感器中的质心精度与伸长成比例地降低（在光子噪声主导的状态中）。为了补偿这种效应，一个简单的解决方案是增加激光功率，即增加每个子孔径检测到的光子的数量。在本文中提出的工作范围是双重的：分析的加权重心算法的性能与细长的斑点和所需的光子数的测定，以达到一定的平均波前误差超过望远镜孔径。
2009-03-24 astro-ph.IM
The Era of Extremely Large Optical Telescopes: The ELT
Maulana Azad National Urdu University（莫拉纳·阿扎德国立乌尔都大学）
本文探讨了超大光学望远镜（ELT）的出现及其对天文观测的深远影响，重点介绍了ELT的关键技术突破及其在光谱分析、系外行星大气研究和早期宇宙探索中的科学贡献。
2026-05-21 astro-ph.IM physics.pop-ph
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
The Extremely Large Telescope Interferometer
Instituto de Astrofísica de Andalucía CSIC（安达卢西亚天体物理研究所）；Instituto de Astrofísica de Canarias（加那利天体物理研究所）；Grantecan（格兰特坎）；Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences (ARIES)（阿耶波多观测科学研究所）；Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学天文研究所）
ELTI利用分段子孔径光束组合、高分辨率SPAD阵列和高色散光谱学，为2040年代提供超高分辨率光学天文观测能力。
2026-03-05 astro-ph.IM
Key wavefront sensors features for laser-assisted tomographic adaptive optics systems on the Extremely Large Telescope
激光导星波前传感器是层析自适应光学系统的关键部件。然而，当考虑到极大望远镜（ELT）尺度时，LGS光斑的伸长变得如此之大，以至于它挑战了设计LGSWFS的标准配方。对于经典的Shack-Hartmann波前传感器（SHWFS），其是所有ELT LGS辅助仪器的当前基线，需要在光瞳空间采样[子孔径（SA）的数量]、SA视场（FoV）和每个SA内的像素采样之间进行权衡。对于ELT尺度，这种权衡也受到强大的技术限制的驱动，特别是关于可用的检测器，特别是它们的像素数量。对于SHWFS，每个SA的较大视场允许减轻LGS光斑截断，这表示由于测量偏差而导致的严重性能损失。对于给定数量的可用检测器像素，SA FoV与LGS点的适当采样和/或SA的总数竞争。我们提出了一个敏感性分析，我们探讨这些参数如何影响最终的性能。特别是，我们引入了超分辨率的概念，它允许一个减少每个WFS的光瞳采样，并打开了一个机会，提出潜在的LGSWFS设计提供最佳性能的ELT规模。
2022-06-22 astro-ph.IM
The Kilodegree Extremely Little Telescope: Searching for Transiting Exoplanets in the Northern and Southern Sky
Kilodegree Extremely Little Telescope（KELT）是一个地面计划，旨在寻找围绕相对明亮恒星运行的系外行星。为了实现这一目标，KELT科学小组运营着两个行星设施-位于亚利桑那州维纳天文台的KELT-North和位于南非天文台的KELT-South。这些天文台使用的望远镜具有特别宽的视野，使KELT能够研究大量潜在的系外行星宿主恒星。瞄准明亮恒星的主要优势之一是，分布在世界各地的小型地面观测站可以很容易地跟踪检测到的系外行星候选者。本文将简要概述KELT-北和KELT-南调查，KELT后续合作进行的后续观测，以及迄今为止确认的系外行星发现，最后简要讨论KELT计划的未来。
2016-05-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Compact high-resolution spectrographs for large and extremely large telescopes: using the diffraction limit
随着望远镜越来越大，对于给定分辨率的视限摄谱仪的尺寸也变得越来越大，对于ELT来说，尺寸将如此之大，以至于简单设计的高分辨率仪器将不可行。解决方案包括自适应光学（但不提供短波长的完全校正）或图像切片器（提供可行但仍然很大的仪器）。在这里，我们开发的解决方案提出的布兰德-山楂和霍顿：使用衍射限制光谱仪是紧凑的，即使高分辨率。它们的使用是由光子灯笼，它分裂成多个单模光纤多模光纤。我们描述了这种光谱仪的初步设计，分辨率为R ~ 50，000。虽然它们很小并且使用相对简单的光学器件，但挑战在于容纳尽可能长的光纤狭缝（因此在一个光谱仪中最大数量的单模光纤），并以比大多数光谱仪准直器快得多的焦比接受来自每根光纤的光束，同时保持衍射限制的成像质量。尽管存在这些挑战，但仍有可能获得出色的性能。我们还简要地考虑了所需的光谱仪的数量，这可以通过全部或部分自适应光学校正和/或向更长波长移动来减少。
2012-08-23 astro-ph.IM
The Keck Planet Imager and Characterizer: Demonstrating advanced exoplanet characterization techniques for future extremely large telescopes
凯克行星成像仪和表征仪（KPIC）是凯克II自适应光学系统的升级版，能够在中红外（2-5微米）对巨型系外行星进行高对比度成像和高分辨率光谱表征。KPIC仪器将分阶段开发。第一阶段需要安装一个基于快速，低噪声SAPHIRA IR-APD阵列的红外金字塔波前传感器（PyWFS）。超灵敏的红外PyWFS将使高对比度的研究婴儿系外行星周围的冷，红色，和/或模糊的目标在恒星形成区域。此外，PyWFS下游的光将在有源光纤注入单元（FIU）的帮助下耦合到单模光纤阵列中。反过来，这些光纤将光路由到Keck的高分辨率红外光谱仪NIRSPEC，从而首次实现了高色散日冕仪（HDC）。HDC最佳地将高对比度成像和高分辨率光谱学结合在一起，可以详细描述系外行星的大气层，包括分子组成，自旋测量和多普勒成像。在这里，我们提供了一个概述的仪器，其科学范围，并报告最近的结果，从天空调试的第一阶段。仪器设计和开发的技术将是未来超大望远镜所需的更先进仪器概念的关键。
2019-09-10 astro-ph.IM
On-sky multi-wavelength phasing of segmented telescopes with the Zernike phase contrast sensor
未来的极大望远镜将采用具有数百段的分段主镜。段的共相位对于达到高波前质量是必不可少的。定相传感器必须能够在观测期间保持非常高的定相精度，同时能够将相位段移相几微米。Zernike相衬传感器已经在甚大望远镜的天空中进行了演示。我们提出的多波长方案，已实施的捕获范围从\pmlambda /2的波前上扩展到许多微米，表明它是成功的相位镜活塞误差高达\pm 4.0微米的波前。我们讨论了不同层次的结果，并得出结论，为未来的极大望远镜的分阶段战略。
2011-04-19 astro-ph.IM
Wide-field adaptive optics performance in cosmological deep fields for multi-object spectroscopy with the European Extremely Large Telescope
为了在良好的天空覆盖范围内运行，将需要在即将到来的欧洲极大望远镜上安装一台多物体摄谱仪。许多有趣的深宇宙学领域被故意选择为没有明亮的前景恒星，因此对自适应光学（AO）系统具有潜在的挑战性。在这里，我们调查多对象AO性能使用子字段内随机选择的大天文台起源深调查（GOODS）-S字段，这是最坏的情况下广泛用于高红移星系的研究五个深场。我们的AO系统模型是基于建议的MOSAIC仪器，但我们的研究结果同样适用于任何计划中的超大望远镜的多目标光谱计划。潜在的引导星在这些子领域内的识别和用于模拟AO校正。在75~mas范围内，我们获得了25- 35%的能量，这对于探测高红移星系的sub-kpc尺度是足够的。我们还研究了探测器读出噪声对AO系统性能的影响，并考虑了自然导星用于高阶和倾斜仅AO校正的情况。我们还考虑了性能如何与能量盒大小成比例。总之，预期的AO性能对于MOSAIC类仪器来说是足够的，即使在以缺乏明亮前景恒星为特征的深视场中也是如此。
2014-09-26 astro-ph.CO astro-ph.IM
The Extremely Large Telescope
本文介绍ESO正在研制的39米口径ELT，概述其结构、五镜系统、前沿仪器、科学目标及与其他天文设施的协同价值。
2023-12-07 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.GA
Extremely Large Images: Considerations for Contemporary Approach
新的宽视场射电望远镜，如ASKAP、MWA、LOFAR、eVLA和SKA，将产生数百PB量级的前所未有的光谱成像数据立方体。向最终用户提供图像等数据可能会遇到在亚太统计所发展过程中无法预见的挑战。我们讨论了非常大的SIDC的要求，并在此方面，我们分析了ISO/IEC 15444（JPEG 2000）标准中所采取的方法的适用性。
2013-07-19 astro-ph.IM
Estimating differential pistons for the Extremely Large Telescope using focal plane imaging and a residual network
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，天体物理学与行星学实验室）；ONERA（法国航空航天研究院）；Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto（波尔图大学工程学院）；Space ODT - Optical Deblurring Technologies（太空ODT-光学去模糊技术公司）；ONERA, Université Paris Saclay（法国航空航天研究院，巴黎萨克雷大学）
利用深度学习和残差网络从2x2 SH-WFS图像中估计ELT M4镜面花瓣间的微小差值，提升成像性能。
2025-11-18 astro-ph.IM
Exoplanet Science with the European Extremely Large Telescope. The Case for Visible and Near-IR Spectroscopy at High Resolution
系外行星科学正在蓬勃发展。在20年的时间里，我们的知识有了很大的扩展，从第一次发现热木星，到探测到大量的海王星和超级地球，再到对系外行星大气层的描述迈出了第一步。从今天到2025年，随着几个天基过境搜索任务、地基光谱仪、高对比度成像设施和詹姆斯·韦伯太空望远镜的出现，该领域将以更快的速度发展。特别是欧空局的M级PLATO任务将改变这一领域的游戏规则。从2024年起，柏拉图将发现凌日类地行星在附近明亮恒星的宜居带内运行。这些物体将需要极大望远镜（ELT）的功率来进一步表征。地面高分辨率光谱技术正在成为测量过境系外行星的化学成分、大气结构和大气环流的重要途径。安装在欧洲ELT上的覆盖可见光和近红外区域的高分辨率光谱仪将能够在有利的情况下探测可居住行星大气中的水蒸气、二氧化碳和氧气等分子。E-ELT HiRES是PLATO太空任务的完美地面匹配，代表了欧洲引领世界进入探索具有宜居条件的系外行星时代的独特机会。HiRES还将对其他E-ELT计划中专门研究不同类型行星的仪器（如METIS和EPICS）起到极大的补充作用。
2014-11-30 astro-ph.EP astro-ph.IM
Towards Precision Photometry with Extremely Large Telescopes: the Double Subgiant Branch of NGC 1851
目前正在建造的极大望远镜的收集面积比目前最大的光学望远镜大一个数量级。对于视见受限的观测，性能将与收集面积成比例，但是随着自适应光学的成功使用，对于许多应用，性能将与$D^4$成比例（其中$D$是主镜的直径）。因此，ELT成功的核心是成功使用多共轭自适应光学（MCAO），其在比限制经典自适应光学系统的几个角秒大的视场上应用高度校正。在这封信中，我们报告的分析拥挤的领域采取的银河系球状星团NGC 1851的中心区域的$K_s$波段使用GeMS在双子座南望远镜，唯一的科学级的MCAO系统的操作。我们使用这个集群作为基准，以验证实现精确的近红外测光的能力，提出最深的$K_s$测光在拥挤的领域曾经从地面获得。我们结合HST/ACS的F606 W波段构造了一个色星等图。除了探测到$K_s\simeq20.5$低序带的“膝”外，我们还探测到NGC 1851的双子巨星分支，这表明GeMS在拥挤的领域具有很高的测光精度。
2015-09-06 astro-ph.GA astro-ph.IM
Overview of the Optical Design of the CMB-S4 Large Aperture Telescopes and Camera Optics
本文介绍下一代CMB观测台CMB-S4的大口径望远镜光学设计，提出交叉德拉贡相机的双锥透镜像散校正方案，并与三反射镜消像散系统的相机光学设计对比，相关设计正处于原型研制阶段。
2024-06-19 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
First optical validation of a Schwarzschild Couder telescope: the ASTRI SST-2M Cherenkov telescope
切伦科夫望远镜阵列（CTA）是为切伦科夫天文学设计的最先进的设施。应科院SST-2 M是为即将举行的CTA而开发的小型望远镜演示器。其主要创新在于光学布局，实现了Schwarzschild-Couder配置，并首次得到充分验证。应科院SST-2 M光学系统是切伦科夫天文学双镜望远镜的第一个合格例子。这种配置允许（i）在大的FoV上保持高的光学质量（ii）缩小板尺度，（iii）为焦平面传感器开发新的技术解决方案。本文的目的是介绍应科院SST-2 M望远镜的光学鉴定。通过测量焦平面上离光轴不同距离处产生的点扩散函数的大小，获得了该质量。这些值与设计预期的性能进行了比较。在介绍了地面伽玛天文学之后，讨论了应科院SST-2 M的光学设计和如何实施。此外，用于限定望远镜在整个视场的设置的描述被示出。我们报告的结果，第一-轻光学资格。已经证明了在~10度的大视场中$\sim 10$ arcmin的平坦PSF的所需规格。这些结果验证了设计规范，为切伦科夫伽马射线天文学开辟了一个新的场景，特别是用于探测高能（5 - 300 TeV）伽马射线和CTA宽场观测。
2017-10-11 astro-ph.IM
Membrane Space Telescope: Active Surface Control with Radiative Adaptive Optics
针对未来极大型空间望远镜需大幅减重的需求，提出采用辐射自适应光学的膜反射镜主动形状控制方法，经建模与闭环实验验证，实现了约15nm RMS的面形控制精度。
2024-10-10 astro-ph.IM
MAD about the Large Magellanic Cloud: preparing for the era of Extremely Large Telescopes
本文介绍了VLT的多共轭自适应光学演示器（MAD）对球状星团NGC 1928附近的大麦云云棒中一个小的拥挤区域内的恒星星族的J、H、Ks测光。在6、36和20分钟的总曝光时间内，分别达到J \sim 20.5 mag、H \sim 21 mag和Ks \sim 20.5 mag的量值极限，S/N> 10。这并没有达到最古老的主层序转折点的水平，但是由此产生的颜色-震级图是迄今为止在红外线中获得的最深和最准确的LMC酒吧。我们将我们的测光与哈勃太空望远镜/高级巡天相机的深度光学测光相结合，这在空间分辨率上很好地匹配。合成的和观测到的CMD之间的比较表明，我们观察到的领域的恒星星族与预期的LMC酒吧的恒星形成历史是一致的，所有的组合IJHKs过滤器可以，与一些照顾，产生相同的结果。我们使用红团星等Ks来确认LMC距离模数为，μ0=18.50 \pm 0.06 r \pm 0.09 s mag.我们还讨论了在拥挤的恒星场中使用自适应光学图像进行精确测光的一些技术问题，这对我们应该如何设计和使用未来的超大望远镜进行这类研究具有启示。
2011-09-01 astro-ph.GA astro-ph.IM
Subaru Telescope -- History, Active/Adaptive Optics, Instruments, and Scientific Achievements
斯巴鲁望远镜是1991年至1999年期间建造的8.2米光学/红外望远镜，自2000年以来一直由日本国家天文台在夏威夷Maunakea山顶地区运行。本文回顾了斯巴鲁望远镜的历史，关键的工程问题，并选择了科学成就。薄主镜的主动光学是望远镜的设计支柱，以提供高成像性能。自适应光学系统利用激光设备产生人造导航星，通过实时消除任何大气湍流效应，将望远镜的视野提高到衍射极限。各种观测仪器，特别是宽视场照相机，使独特的观测研究成为可能。选定的科学课题包括宇宙再电离、弱/强引力透镜、宇宙学参数、原始黑洞、星系的动力学/化学演化/相互作用、中子星合并、超新星、系外行星、原行星盘和太阳系的异常值。最后介绍的是有关夏威夷文化和科学问题的业务统计数据、计划和说明。
2021-05-22 astro-ph.IM
Integrated optics interferometric four telescopes nuller
调零干涉测量法已被确定为探测太阳系外行星的一种有竞争力的技术。该技术包括将相位不同的望远镜对结合起来，有效地消除明亮恒星的光线，并揭示伴星的暗淡光芒。我们已经制造并测试了单色光的集成光学组件，它结合了一个线性阵列的4个望远镜在零模式设想的天使和狼（1997年）。我们的测试台模拟天空中恒星的运动。测试表明，调零缩放为基线延迟的四次方。
2014-05-26 astro-ph.IM
Stellar metallicities beyond the Local Group: the potential of J-band spectroscopy with extremely large telescopes
我们提出了一个42米的欧洲极大望远镜（E-ELT）的红巨星和超巨星的模拟J-波段光谱，使用的工具开发的鹰阶段A仪器研究。模拟光谱被用来证明1.15-1.22微米区域的有效性，以恢复准确的恒星金属丰度从太阳和金属贫乏（十分之一太阳）光谱模板。从在4和10000的光谱分辨率下的测试，我们需要超过50（每两个像元分辨率元件）的连续信噪比来将输入金属丰度恢复到0.1 dex内。我们强调了用E-ELT直接估计红巨星的恒星金属岩（在-1<[Fe/H]<0的范围内）的潜力，对于红巨星分支尖端附近的恒星，距离达到~5 Mpc。同样的模拟也被用来说明红超巨星的定量光谱学的潜力，超过本地体积到几十Mpc。钙三重观测在I-波段也进行了模拟，以提供与当代技术的比较。假设EAGLE仪器参数和来自自适应光学的模拟性能，J波段方法在恢复给定目标的金属丰度估计方面更灵敏。这对于红巨星和超巨星的ELT研究来说是非常有希望的，它提供了一种直接的金属丰度示踪剂，其波长比短波长诊断受消光的影响更小，并且通过自适应光学，具有更好的图像质量。
2010-12-10 astro-ph.CO astro-ph.IM
Featureless stars: Flux Calibration for Extremely Large Telescopes
Durham University（杜伦大学）；Florida State University（佛罗里达州立大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, University of Tokyo（东京大学宇宙物理与数学研究所（ Kavli 研究所））；University of California at Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；University of California Observatories, Lick Observatory（加州大学天文台，利克天文台）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）
本文提出利用无特征白矮星建立高精度光度校准标准，以改进超大望远镜和天文台的观测数据校准。
2026-01-08 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
European Extremely Large Telescope Site Characterization II: High angular resolution parameters
这是一系列致力于欧洲极大望远镜（E-ELT）网站特性的第二篇文章。在这篇文章中，我们提出了高角分辨率观测的E-ELT在设计研究（DS）阶段的现场测试活动中收集的数据所涉及的参数的主要属性。2008年和2009年，在选定的四个地点进行了观测，以庇护未来的E-ELT（根据ELT-DS合同进行表征）：摩洛哥的Aklim山，西班牙的Observatorio del Roque de los Muchachos（ORM），阿根廷的Macón山脉和智利的Cerro Ventarrones。在每个地点采用了同样的技术、仪器和采集程序。在每个站点安装了多孔径闪烁传感器（MASS）和差分图像运动监视器（DIMM）。对每个站点的综合视宁度、自由大气视宁度、边界层视宁度和等晕角进行了全球统计研究，并给出了结果。为了估计其他重要参数，如波前的相干时间和总体参数“相干扩展”，需要风速垂直分布的额外信息。数据来自美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的档案。地面风速由自动气象站（AWS）测量。对湍流参数的季节变化、夜间演变和时间稳定性进行了分析。
2012-07-17 astro-ph.IM physics.ao-ph
