The GRAVITY Coudé Infrared Adaptive Optics (CIAO) system for the VLT Interferometer
重力是VLT干涉仪的第二代仪器，旨在增强VLTI的近红外天体测量和光谱成像能力。结合来自四个望远镜的光束，重力将提供10微弧秒量级的天体测量精度，4毫弧秒的成像分辨率，以及低分辨率和中等分辨率的光谱干涉测量，使其性能远远超过目前的红外干涉测量能力。为了最大限度地提高重力的性能，将在每个VLT单元望远镜上实施自适应光学校正，以校正大气湍流的影响。为了实现这一目标，重力项目包括四个新的波前传感器（WFS）和近红外优化实时控制系统的开发计划。这些设备将在1.4-2.4 μm范围内的四个单位望远镜上实现闭环自适应校正。这对于在光学明亮的参考源稀缺的区域（如银河系中心）实现有效的自适应光学至关重要。我们在这里介绍的重力波前传感器的设计，并给出了预期的自适应光学性能在典型的观测条件下的概述。受益于新开发的SELEX/ESO SAPHIRA电子雪崩光电二极管（eAPD）探测器，在近红外区域提供快速读出和低噪声，AO系统有望在500 Hz的工作频率下实现\leq 400 nm的残留波前误差。
2012-07-12 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
Infrared wavefront sensing for adaptive optics assisted Galactic Center observations with the VLT interferometer and GRAVITY: operation and results
介绍了基于近红外波前传感的自适应光学（AO）系统CIAO的工作原理。Coudé红外自适应光学（CIAO）系统是甚大望远镜（VLT）干涉仪（VLTI）的核心辅助部件。它特别能够使用重力仪器对银河中心（GC）进行观测。重力是一个高度专业化的光束组合器，该设备将四个8米望远镜的光相干组合，并最终同时在6个基线上记录K波段的干涉测量值。CIAO补偿了由大气湍流引起的相位扰动，这是所有四个8米单位望远镜（UT）在观测期间经历的。四个CIAO单元中的每一个在其UT处产生几乎衍射极限的图像质量，这确保了所观察到的恒星物体的最大通量进入重力光束组合器的光纤。我们目前的CIAO性能数据在前3年的操作作为天气条件的函数。我们描述了CIAO是如何配置和使用重力观测的。此外，我们重点介绍了近红外敏感的Saphira探测器的突出特点，这是第一次在Paranal上使用，并展示了它如何作为波前传感器探测器工作。
2020-07-15 astro-ph.IM
Characterisation of ALPAO deformable mirrors for the NAOMI VLTI Auxiliary Telescopes Adaptive Optics
甚大望远镜干涉仪辅助望远镜将很快配备一个称为NAOMI的自适应光学系统。校正光学可变形镜是来自ALPAO的商业DM 241。作为从可见光到中红外的干涉仪的一部分，NAOMI的DM面临着几个挑战（高水平的可靠性，开环斩波，无活塞控制，WFS/DM瞳孔旋转，高期望带宽和冲程）。我们在这里描述我们的广泛表征的DM通过测量和模拟。我们总结了为处理特定镜像属性而定义的操作场景。我们的结论是，ALPAO DM具有整体优异的性能，满足大多数严格的要求，并且容易处理与规格的偏差。据我们所知，NAOMI将是第一个具有真正Zernike模式（允许软件旋转）命令的天文系统，也是第一个使用变形镜（5“天空，5 Hz）执行斩波的天文系统。
2018-06-27 astro-ph.IM
An integrated optics beam combiner for the second generation VLTI instruments
最近几年，科学出版物开始利用近红外长基线干涉测量法产生的图像，这是一个有希望的开端。这项技术已经达到了技术成熟的水平，为许多需要毫角秒模型独立成像的天体物理学课题开辟了新的途径。甚大望远镜干涉仪（VLTI）正在配备能够将四至六台望远镜结合在一起的仪器。在VLTI第二代仪器重力和VSI的框架内，我们提出了一种新的光束组合概念，使用集成光学（IO）技术与一种新的ABCD样条纹编码方案。我们的目标是证明基于IO的组合在仪器设计和性能方面带来了相当大的优势。因此，我们的目标是给出一个完整的表征IO光束组合器，以建立其性能，并检查其符合成像仪器的规格。实验室测量是在H波段用一个专用的测试台。通过对光束合成器的输出量、仪器带宽、相位和闭合相位的分析，以及对色散的分析，对光束合成器进行了研究。对偏振特性进行了研究。我们获得了有竞争力的吞吐量，高和稳定的仪器对比度，稳定但非零的关闭阶段，我们归因于内部以及可校准的光程差。我们验证了一个新的静态和消色差相移IO功能接近标称值90度。所有这些观测显示有限的色度在H波段范围。我们的研究结果表明，这样的ABCD类光束组合器特别适合于实现孔径合成成像。这为扩展到所有近红外波长，特别是K波段开辟了道路。
2009-03-02 astro-ph.IM
Speckle temporal stability in XAO coronagraphic images II. Refine model for quasi-static speckle temporal evolution for VLT/SPHERE
观察序列表明，在高对比度成像中的主要噪声源限制是由于准静态散斑的存在。准静态散斑演化的时间尺度由各种因素确定，其中包括机械或热变形。了解这些随时间变化的仪器散斑，特别是它们与其他畸变的相互作用，称为钉扎效应，对于寻找暗淡的恒星同伴至关重要。准静态散斑的时间演变例如对于在使用角微分成像（ADI）时预期的增益的量化以及确定必须执行散斑置零技术的间隔是需要的。在ESO总部的高阶测试台（HOT）在实验室条件下获得的自适应校正的日冕图像的时间序列的早期分析之后，我们在欧洲的最后测试阶段用SPHERE仪器进行了新的测量，证实了我们的结果。通过对直接和差分日冕照相图像中的残余散斑图的分析，可以表征准静态散斑的时间稳定性。数据是在热主动控制的环境中获得的，再现了望远镜遇到的现实条件。准静态波前误差的时间演变呈现线性幂律，其可用于在即将到来的高对比度成像仪器的背景下模拟准静态散斑演变，并对仪器（设计、观测策略、数据减少）具有影响。这样的模型可以用于例如导出非公共路径像差必须被感测和校正的时间尺度。我们在数据中发现，准静态波前误差以每分钟约0.7埃的速度增加。
2013-02-28 astro-ph.IM
Multi-conjugated adaptive optics imaging of distant galaxies -- A comparison of Gemini/GSAOI and VLT/HAWK-I data
多共轭自适应光学（MCAO）在2 $μ$ m波长处产生接近衍射极限的图像。目前，南双子座的GeMS/GSAOI是唯一一个8米望远镜的MCAO设施仪器。利用实际数据，我们首次研究了MCAO用于遥远星系$K_{\rm s}$波段观测时的深度增益和信噪比。我们的分析是基于前沿领域集群MACS J0416.1-2403，观察与GeMS/GSAOI（近衍射限制）和VLT/HAWK-I（自然视宁度）的数据进行比较。使用星系数计数，我们表明，大幅增加的热背景和较低的光学吞吐量的MCAO单元的波前校正完全补偿，因为星系图像可以测量在较小的孔径与较少的天空噪声。我们还进行了直接比较的信噪比（S/N）的两个数据集中检测到的源。对于具有相当于HawK-I图像可见度一半的固有角大小的物体，S/N增益为40%。即使是较小的物体，S/N也会增加2.5倍，尽管我们的自然引导星配置并不理想。由于对本征源轮廓的强烈依赖，近衍射极限图像的深度比看到极限图像的深度更难以量化。我们的研究结果强调了冷却MCAO系统的重要性，$K_{\rm s}$波段的观测与未来，非常大的望远镜。
2017-08-03 astro-ph.IM
Validation Through Simulations of a Cn2 Profiler for the ESO/VLT Adaptive Optics Facility
自适应光学设施（AOF）项目设想将其中一个甚大望远镜单元改造成自适应望远镜，并为其欧洲南方天文台（ESO）第二代仪器提供湍流校正波前。对于MUSE和HAWK-I，这种校正将通过GALACSI和GRAAL AO模块与1170个致动器可变形次镜（DSM）和新的激光导星设施（4LGSF）一起工作来实现。多个波前传感器将使GLAO和LTAO的能力，其性能可以大大受益于有关大气中湍流分层的知识。这项工作，完全基于端到端的模拟，描述了验证测试进行的Cn2配置文件适应AOF规范。由于绝对剖面校准强烈依赖于湍流参数r 0和L0的可靠知识，因此此处所示的测试仅涉及归一化输出剖面。测试了代码固有的输入参数以及剖面仪对不同湍流分布的响应。它采用了一个不可见的湍流校正，关键的GRAAL模式，并强调了掩盖部分校正波前的结果的影响。Paranal典型湍流剖面数据的模拟输入到剖面仪，表明可以可靠地识别所有AOF模式的输入特征。
2015-02-19 astro-ph.IM
ERIS: revitalising an adaptive optics instrument for the VLT
ERIS是一种扩展和增强VLT基本衍射极限成像和光谱能力的仪器。它将取代两个仪器，现在正在维护超过其使用寿命，将其功能结合在一个单一的焦点，提供一个新的波前传感模块，利用设施自适应光学系统，并大大提高其性能。该仪器将在几个制度方面的JWST竞争力，并具有出色的潜力，研究银河系中心，系外行星和高红移星系。ERIS于2017年进行了最终设计审查，预计将于2020年在天空中亮相。本文描述了仪器的概念，概述了其预期的性能，并强调了它将最擅长的地方。
2018-07-13 astro-ph.IM
Quantifying photometric observing conditions on Paranal using an IR camera
低湿度和温度剖面（LHATPRO）微波辐射计，由辐射计物理有限公司（RPG）制造，用于监测欧洲南方天文台的帕拉纳尔天文台的天空条件，以支持VLT科学业务。除了测量可降水量（PWV）外，该仪器还包含一个红外相机，用于测量10.5 μm处的天空亮度温度。由于其扩展的操作范围低至-100 °C，它能够检测非常冷和非常薄，甚至亚可见的卷云。我们提出了一套仪器通量校准值相比，在过去两年中采取的帕拉纳尔以上的红外相机天顶看天空亮度测量数据的去趋势波动分析（DFA）。我们表明，它是可以量化光度观测条件，该方法是高度敏感的存在下，即使是非常薄的云，但强大的天空亮度的变化所造成的影响以外的云，如可降水量的变化。因此，它可以用来确定科学操作的光度条件。帕拉纳尔大约60%的夜晚没有云。使用这种技术对云进行分类还需要做更多的工作。未来，这种方法可能成为VLT科学操作的一部分，用于评估夜间天空条件。
2014-08-08 astro-ph.IM physics.ao-ph
Increasing the raw contrast of VLT/SPHERE with the dark-hole technique. II. On-sky wavefront correction and coherent differential imaging
上下文对系外行星的直接成像利用了最先进的自适应光学（AO）系统、日冕照相术和后处理技术。日冕仪减弱星光，以减轻系外行星与其宿主恒星之间不利的通量比。AO系统提供点光源的衍射限制图像，并最大限度地减少可能导致星光泄漏通过日冕仪的光学像差。后处理技术，然后估计和消除残余的恒星散斑，如非共路像差（NCPA）和衍射望远镜遮蔽。目标。我们的目标是证明一种有效的方法，以尽量减少由于NCPA的斑点强度在VLT/SPHERE观测的夜晚。方法.在科学观测之前，我们实现了一种迭代黑洞（DH）算法来去除天空中的恒星斑点。它使用成对探测估计器和基于电场共轭的控制器。这项工作提出了第一个这样的天空散斑最小化与DH技术的球体。结果我们表明，在原始图像中的归一化强度的标准偏差减少了高达5倍的校正区域相对于当前的校准策略下中位数条件VLT。仅用1分钟的曝光时间获得的这种对比度性能水平达到了SPHERE上的中值性能，SPHERE使用需要1小时长的观察序列的后处理方法。我们还提出了一种替代的校准方法，利用星光的相干性，并提高了约3倍的后处理的对比度水平均方根。结论.这一空中演示代表了未来设计，开发和观测下一代地基系外行星成像仪10米至40米望远镜战略的决定性里程碑。
2022-08-24 astro-ph.EP astro-ph.IM
A search for a 5th planet around HR 8799 using the star-hopping RDI technique at VLT/SPHERE
太阳系外巨行星的直接成像需要在与恒星最小的角距（~ 0.1“）下获得最高的对比度（dH ~10星等）。我们提出了一种自适应光学观测方法，称为跳星，最近提供的标准队列观测的SPHERE仪器在VLT。该方法使用参考差分成像（RDI），但与早期的作品不同，在观察目标星的几分钟内获得参考星的图像用于PSF减法。我们的目标是显着增益的对比度超过传统的角度差分成像（ADI）的方法，寻找第五颗行星在分离小于10 au，内部的四个巨行星的HR 8799系统。我们获得了HR 8799系统和参考星共4.5小时的同步积分场光谱（R~30，Y-H波段IFS）和双波段成像（K1和K2波段IRDIS）。参考星的观测时间约为总时间的1/3，其dR应为1等，在天空中的距离约为1-2度。每6-10分钟进行一次星际跳跃，每次跳跃的天空整合只有1分钟的间隙。我们没有发现假设的第五颗行星在最合理的分离，7.5和9.7 au，下降到3.6兆焦耳高信噪比的质量限制。正如在以前的工作中所指出的，行星光谱与一些红场矮星非常接近。我们还证明，与星跳跃RDI，在0.1“分离的对比度改善可以高达2个数量级。由于不需要ADI，子午仪和伴随的天空旋转，观测时间可以从2-3倍的窗口中选择。一般来说，跳星可以用于比R=4等暗的恒星，因为对于这些恒星，通常可以获得合适亮度和距离的参考星。本文中使用的简化软件已在线提供。
2021-01-20 astro-ph.EP astro-ph.IM
GRAVITY: a four-telescope beam combiner instrument for the VLTI
重力是一个自适应光学辅助光束组合器的第二代VLTI仪器。该仪器将提供高精度窄角天体测量和天文K波段微弱天体的相位参考干涉成像。我们描述了将使用该仪器处理的广泛科学，突出了VLTI与重力相结合的独特能力。最突出的目标是观察银河系中心的大质量黑洞Sgr A* 的事件视界附近物质的高度相对论运动。我们提出的初步设计，满足以下要求，从关键的科学驱动程序：它包括一个集成光学，4望远镜，双馈光束组合器在低温容器中操作;近红外波前传感自适应光学;条纹跟踪的VLTI和一个新的计量概念的视野内的二次源。模拟结果表明，在有合适的相位参考源（mK = 10）的情况下，对于星等为mK = 15的源（如Sgr A*），在几分钟内进行10 μas的天体测量是可行的。使用相同的设置，成像mK = 18恒星源的干涉视场是可能的，假设一个完整的夜晚的观测和相应的紫外线覆盖的VLTI。
2010-07-09 astro-ph.IM
VLTI/MATISSE observations of the hot dust around $β$ Pictoris: Observing faint objects with MATISSE
Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Univ. Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange（蔚蓝海岸大学，蔚蓝海岸天文台）；Konkoly Observatory, Research Centre for Astronomy and Earth Sciences, HUN-REN（孔科利天文台，地球与天文学研究中心）；CSFK, MTA Centre of Excellence（匈牙利科学院天文学研究所，MTA卓越中心）；Max Planck Institute for Astronomy（马克斯·普朗克天文学研究所）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）
通过VLTI/MATISSE的L波段干涉观测，研究β Pictoris周围热尘埃的空间分布，发现其位于升华半径附近、高度倾斜且与碎片盘错位，由亚微米颗粒组成，支持系外彗星活动起源。
2026-09-25 astro-ph.EP astro-ph.IM
NAOMI: the adaptive optics system of the Auxiliary Telescopes of the VLTI
超大望远镜干涉仪的1.8米辅助望远镜的倾斜稳定系统从来没有为稳健的条纹跟踪设计过尺寸，除非大气视宁度条件非常好。提高望远镜的波前校正水平有望改善仪器单模光纤的耦合，即使在退化条件下也能实现稳健的条纹跟踪。我们部署了一个新的自适应光学模块的干涉（NAOMI）的辅助望远镜。我们提出了它的设计，性能和效果的观察，进行了干涉仪器。
2019-08-19 astro-ph.IM
GRAVITY+ Wavefront Sensors: High-Contrast, Laser Guide Star, Adaptive Optics systems for the VLTI
本研究介绍了GRAVITY+项目中用于VLTI 8米级望远镜的GPAO波前传感器单元，其含NGS与LGS两个模块，可提升干涉测量性能并首次在VLTI实现LGS全天覆盖，同时概述了集成表征后的系统情况。
2024-09-13 astro-ph.IM astro-ph.SR
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。
2024-03-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
Phase A Science Case for MAVIS -- The Multi-conjugate Adaptive-optics Visible Imager-Spectrograph for the VLT Adaptive Optics Facility
我们提出了一个阶段的多共轭自适应光学可见光成像光谱仪（MAVIS）的科学情况下，计划的自适应光学设施（AOF）的甚大望远镜（VLT）。MAVIS是一种通用仪器，用于利用未来十年内在地球或空间上可获得的任何单一光学望远镜的最高可能角分辨率，其灵敏度相当于（或优于）大孔径设施。MAVIS除了AOF的可变形次镜之外还使用了两个可变形镜，在相对较大的科学领域（30弧秒）提供了>10%的平均V波段Strehl比（目标>15%）。这相当于在550 nm处的分辨率<20 mas-与下一代超大望远镜的K波段衍射极限相当，使MAVIS成为未来红外优化设施（如JWST和ELT）的真正光学对应物。此外，MAVIS将为高阶AO系统提供前所未有的天空覆盖范围，可以访问银河极点至少50%的天空，使MAVIS成为真正的通用设施仪器。因此，MAVIS将拥有一个奈奎斯特采样成像仪（30 x30 arcsec场）和一个强大的积分场摄谱仪，具有跨越370- 1000 nm的多种空间和光谱模式。这个科学案例介绍了一组从MAVIS白皮书（www.mavis-ao.org/whitepapers）中提取的主题相关的科学案例，这些案例被选择来说明最近MAVIS A阶段研究产生的仪器的驱动要求。
2020-10-23 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
spherical: A Comprehensive Database and Automated Pipeline for VLT/SPHERE High-Contrast Imaging
spherical为VLT/SPHERE高对比度成像提供综合数据库和自动化处理流程，整合约11500个观测序列，降低端到端分析门槛，支持系外行星群体研究和大气表征。
2026-10-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
