Development of Large-Format Camera Systems Based on the Latest Generation Sensors for the 6-m Telescope
介绍了基于大幅面CCD和CMOS探测器的天文相机的设计与实现。Dinacon-5控制器用于与CCD一起工作，以实现高性能和低噪声。针对CMOS传感器设计了一种新的控制器。所提供的系统的主要特性估计的基础上的实验数据。空间自相关分析应用于PSF估计。给出了试验结果。
2021-01-20 astro-ph.IM
Characterization of sensitivity and responses of a 2-element prototype wavefront sensor for millimeter-wave adaptive optics attached to the Nobeyama 45 m telescope
我们报告的结果的原型波前传感器的性能表征毫米自适应光学（MAO）安装在Nobeyama 45米射电望远镜。微弧氧化是实现未来大口径亚毫米波望远镜的关键部件，如大型亚毫米波望远镜（LST）或阿塔卡玛大口径亚毫米波望远镜（AtLAST）。然而，微弧氧化的困难在于，在孔径上以~10 μ m的精度实时感测波前变形。我们的波前传感器工作在20 GHz的测量主镜表面的某个位置到放置20 GHz相干接收器的焦点之间的无线电路径长度。与2元件的原型，我们采样的两个位置上的主镜表面（在半径为5米和16米）在10 Hz的采样率。然后，通过对两个光路进行微分，得到两个位置之间的多余光程长度（EPL）。EPL的功率谱密度示出三个分量：低频漂移（1/f^n）、振荡和白噪声。比较了不同风况下的EPL测量结果，发现前两种现象可能是由望远镜结构的风荷载引起的。白噪声的功率对应于EPL测量中8 μ m的1西格玛统计误差。8 um r.m.s.对于LST和AtLAST所需的镜面精度（~20-40 μ m r.m.s.）而言是重要的，这表明，我们的技术也是有用的，为未来的大口径亚毫米望远镜。
2022-07-14 astro-ph.IM
Wavefront sensor for millimeter/submillimeter-wave adaptive optics based on aperture-plane interferometry
我们提出了一个毫米波阵面传感器的概念，允许实时感测的地面毫米/亚毫米望远镜的表面。对于地基毫米/亚毫米天文学来说，在保持表面精度的同时使望远镜更大变得越来越重要。为了建立“毫米自适应光学（MAO）”，即即时校正由望远镜光学系统变形引起的波前退化，我们的波前传感器基于无线电干涉测量测量从主镜表面上的特征位置到焦平面的多余路径长度的变化。这在计划中的50米级亚毫米望远镜，如LST和AtLAST中起着重要作用。
2021-02-18 astro-ph.IM
Adapting the pyramid wavefront sensor for pupil fragmentation of the ELT class telescopes
下一代超大望远镜（直径24至39米）将面临所谓的“瞳孔碎片化”问题。由于其瞳孔形状的复杂性（分割，大蜘蛛......），在观察期间，在整个瞳孔的某个孤立部分之间可能出现一些差动活塞。虽然经典的AO系统将能够校正湍流效应，但它们将对这种特定的望远镜引起的扰动视而不见。因此，这种差分活塞，又名花瓣模式，将阻止达到望远镜的衍射极限，并最终将代表与ELT的AO辅助观测的主要限制。在这项工作中，我们分析了这些花瓣模式的空间结构，以及它如何影响金字塔波前传感器的能力，以感测它们。然后，我们提出了一个变化的经典金字塔的概念，以增加WFS的敏感性，这一特定的模式。然而，我们发现，一个单一的WFS不能准确地和同时测量湍流和花瓣模式。我们提出了一种双光路波前传感器方案来解决这个问题。我们表明，这样的计划，与空间滤波的残留湍流在第二WFS路径专用于花瓣模式传感，允许充分测量和校正湍流和碎片效应，并最终恢复未来ELT的全部能力和空间分辨率。
2022-09-19 astro-ph.IM
IFS spectrograph designs for the Wide-field Spectroscopic Telescope: Architecture and performance gains from curved sensors
Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, UMR5574（里昂第一大学，法国国家科学研究中心，里昂天体物理研究中心）；Université Jean Monnet, CNRS, Institut d’Optique Graduate School, Laboratoire Hubert Curien, UMR 5516（让·莫奈大学，法国国家科学研究中心，高等光学学院，于贝尔·居里实验室）
本文提出宽视场光谱望远镜IFS光谱仪的架构，旨在以低成本实现宽波长范围的高通量和图像质量，通过曲面探测器简化布局、减少像差并提升效率。
2026-04-10 astro-ph.IM
Multiwavelength active optics Shack-Hartmann sensor for seeing and turbulence outer scale monitoring
望远镜焦点位置的实时视宁度和外尺度估计是自适应光学系统尺寸确定和性能预测以及仪器操作方面的基础。本研究试图利用多波长长曝光图像的优势，即时和同时获得湍流外尺度和看到的半峰全宽（FWHM）的看到有限的图像在望远镜的焦点。这些大气参数通常在大多数天文台通过远离望远镜平台的不同方法测量，因此与望远镜焦点处的有效估计不同，主要是因为指向方向，地面以上高度或局部视宁偏差（圆顶贡献）的差异。长曝光图像可以直接由任何多波长科学成像仪或摄谱仪提供，也可以由改进的有源光学夏克-哈特曼传感器（AOSH）提供。通过同时测量不同波长处的AOSH传感器光斑点扩散函数FWHM，除了视宁度之外，还可以估计瞬时外尺度。虽然AOSH传感器被指定测量的不是光斑大小，而是斜率，但可以在需要的关键位置获得光斑半高宽的实时r 0和L0测量值，这比科学仪器图像具有主要优势：对望远镜视场稳定性不敏感，并且连续可用。假设一个替代的光学设计，允许同时多波长图像，AOSH传感器收集所有的优势，实时看到和外部规模监测。由于人们对设计超大型望远镜非常感兴趣，这种系统可能具有相当大的重要性。
2014-08-21 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
Sensor characterization for the ULTRASAT space telescope
紫外线瞬变天文卫星是一个携带天文望远镜的科学空间飞行任务。该任务由以色列魏茨曼科学研究所和以色列航天局领导，而焦平面上的相机则由德国的Deutsches Elektronen Synchrotron设计和制造。该任务的两个关键科学目标是探测引力波源和超新星的对应物。计划于2024年向地球静止轨道发射。该望远镜的视场为$\approx200$ deg $^2$，经过优化可在$220$和$280$ nm之间的近紫外波段工作。焦平面阵列由四个$22.4$百万像素背照式CMOS传感器组成，总有效面积为90 x90 mm $^2$。在传感器生产之前，已经对较小的测试传感器进行了测试，以支持最终飞行传感器的关键设计决策。这些测试传感器与飞行传感器共享外延层和抗反射涂层（ARC）的设计。在这里，我们提出了这些测试传感器的表征。暗电流和读取噪声的特点是作为一个功能的设备温度。与温度无关的噪声水平归因于管芯上的红外发射和读出电子器件的自加热。我们利用高精度的光度校准设置来获得测试传感器相对于PTB/NIST校准的转移标准（$220$ - $1100$ nm）的量子效率（QE）、$λ< 300$ nm的量子产率、系统的非线性和转换增益。的不确定性进行了讨论的背景下，最新的结果设置的性能参数。从三个ARC选项，Tstd，T1和T2，后者优化了带外抑制和峰值在中间的ULTRASAT工作波段（最大。QE $…
2021-08-05 astro-ph.IM
Optimizing Wavefront-Deformation Sensor Placement for Active Radio-Telescope Surfaces
OHB Digital Connect GmbH（OHB数字连接有限公司）
本文针对AtLAST主动射电望远镜，提出算法框架优化传感器布置，结合FEA与POD基，用50个传感器可将其表面重建残差控制在2.7μm rms以下，满足精度要求。
2026-08-11 astro-ph.IM
The Edge Sensor of Segmented Mirror Based on Fringes of Equal Thickness
本文提出一种基于等厚条纹的新型边缘传感器，可检测拼接镜的平移、倾斜和偏摆误差，实验表明其共焦精度优于0.
2023-06-25 astro-ph.IM
Fine cophasing of segmented aperture telescopes with ZELDA, a Zernike wavefront sensor in the diffraction-limited regime
分段孔径望远镜需要一个从粗对准到监测过程的连续步骤的对准程序，以便为系外行星成像等严格的科学操作提供非常高的光学质量图像。最后一步，称为精细定相，要求在衍射限制制度的高灵敏度波前传感和控制系统，以实现纳米精度的片段对齐。在这种情况下，Zernike波前传感器代表了这种校准的有前途的选择。一个被称为Zernike单元的概念，用于分段定相（ZEUS），以前是为地面应用开发的，用于在有限视野图像下运行。然而，这样的概念不适合于与衍射限制图像的精细同相。我们重新访问ZELDA，泽尔尼克传感器，是为测量系外行星直接成像仪中的残余像差而开发的，以测量衍射限制制度中的节段活塞，尖端和倾斜。我们引入了一种新的传感器信号的分析方案，该方案依赖于活塞，尖端和倾斜估计器的每一段，并提供概率的见解来预测作为初始波前误差的函数的闭环校正的成功。该传感器明确地同时检索段活塞和倾斜倾斜不对准。我们的计划允许校正这些错误在闭环操作下降到近零残差在几次迭代。该传感器还显示出对部件未对准的低灵敏度和与相对明亮的自然引导星一起操作的高能力。我们的同相传感器依赖于现有的掩模技术，使该概念在未来的太空任务中已经可用于分段孔径。
2017-04-18 astro-ph.IM
Telemetry is a Sensor: Opportunistic Wavefront Estimation for the James Webb Space Telescope
Technion–Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；University of Toronto（多伦多大学）；Northwestern University（西北大学）
本研究将詹姆斯·韦伯空间望远镜的工程遥测用作机会波前传感器，采用两阶段梯度提升回归器，利用在轨数据实现了18个镜段中13个的高统计显著性光程差推断，为大型天文台提供了低开销的波前估计方案。
2026-08-10 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
Light Sensor Candidates for the Cherenkov Telescope Array
我们报告用于下一代成像大气切伦科夫望远镜项目称为切伦科夫望远镜阵列，一个主要的天体粒子物理项目，约100望远镜，目前处于原型阶段的候选光传感器的表征。我们的目标是与制造商一起开发最好的光传感器（最高的光子检测效率，最低的串扰和后脉冲）。这些望远镜的照相机将以经典的超双碱光电倍增管为基础，但硅光电倍增器也是候选的光传感器。对选定的传感器进行了全面表征。我们正在与几家制造商密切联系，向他们提供反馈并提出改进建议。
2011-12-14 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
SHARPEST: The atmospheric turbulence profiling experiment using Shack-Hartmann sensor at the Subaru telescope
本研究在昴星团望远镜上开展SHARPEST实验，利用双夏克-哈特曼传感器测量大气湍流廓线，验证了闪烁法和斜率法的一致性，并建立了单传感器约束自由大气廓线、总视宁度与风廓线的方法。
2023-10-14 astro-ph.IM
Expected performance of the Pyramid wavefront sensor with a laser guide star for 40 m class telescopes
本文研究了40米望远镜使用激光导星时Pyramid波前传感器的性能，提出新的离散化与光传播方法，发现由于扩展激光源尺寸导致灵敏度显著下降，不建议此类传感器与激光导星配合使用。
2024-03-15 astro-ph.IM
Artificial neural networks for centroiding elongated spots in Shack-Hartmann wavefront sensors
自适应光学在超大望远镜中的应用带来了新的挑战，其中之一就是夏克-哈特曼波前传感器图像的处理。当使用这种类型的传感器与激光导星结合用于对直径为30+ m的望远镜的瞳孔进行采样时，有必要计算细长光斑的质心，其伸长角和纵横比在望远镜瞳孔上变化。现有的技术，如匹配滤波器已被认为是最好的技术来计算细长的斑点的质心，然而，它们不善于应对钠分布的变化的影响。在这项工作中，我们提出了一种新的技术，使用人工神经网络，它利用神经网络的能力，以应付不断变化的条件，在这种情况下优于现有的技术。我们已经开发了全面的模拟来探索这种技术，并将其与现有的算法进行比较。
2014-04-08 astro-ph.IM
AstroPix: Novel monolithic active pixel silicon sensors for future gamma-ray telescopes
空间伽马射线望远镜，如费米大面积望远镜，使用单面硅条探测器以高分辨率跟踪初级伽马射线产生的次级带电粒子。在keV-MeV望远镜瞄准的较低能量下，事件重建需要单个探测器内的二维位置信息-特别是在康普顿区域。这项工作描述了单片CMOS有源像素硅传感器- AstroPix -作为一种新的技术，用于未来的伽马射线望远镜的发展。AstroPix基于专为大型强子对撞机ATLAS探测器设计的传感器（ATLASPix），具有保持高性能的潜力，同时以低功耗降低噪声。这是通过每个CMOS像素中的双重检测和读出能力来实现的。AstroPix的开发和测试的状态，以及未来的测试和应用前景，将提出。
2022-09-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Optimized fringe sensors for the VLTI next generation instruments
上下文随着下一代地基成像干涉仪的到来，同时结合4到可能6个望远镜，也强烈需要新一代的条纹跟踪器能够同相这种阵列。这些仪器必须非常灵敏，并在迅速变化的观测条件下提供可靠的操作。目标。我们的目标是确定最佳的特点条纹传感器的概念与4或6望远镜。目前的检测器的限制迫使我们考虑同轴成对组合方案的基础上的解决方案。方法.我们独立研究了条纹传感过程的几个方面：1）如何测量相位和群延迟，以及2）如何组合望远镜，以确保在真实条件下精确和鲁棒的条纹跟踪。得益于分析开发和数值模拟，我们定义了最佳条纹传感器概念，并使用我们专用的端到端仿真工具sim2GFT计算了4望远镜的预期性能。结果我们首先表明，通过在几个步骤中获得的数据（即通过时间调制的光程差）测量的相位和群延迟是非常敏感的大气湍流，因此得出结论，它是更好地获得条纹位置与一组数据同时获得。随后，我们表明，在所有同轴成对计划，适度冗余的概念增加的灵敏度以及在各种大气或观测条件下的鲁棒性。合并所有这些结果，端到端的模拟表明，我们的4望远镜条纹传感器的概念是能够跟踪条纹至少90%的时间达到7.5和9.5的限制幅度分别为1.8和8.2米VLTI望远镜。
2011-04-11 astro-ph.IM
Curvature Wavefront Sensing for the Large Synoptic Survey Telescope
大型综合巡天望远镜（LSST）将使用主动光学系统（AOS）来保持其三个大镜子的对准和表面形状。馈入LSST AOS的校正动作是根据从位于焦平面角部的4个曲率波前传感器导出的信息来确定的。每个波前传感器都是一个分裂探测器，使得两半在焦点的两侧各为1 mm。在本文中，我们描述了对已发布的曲率波前传感算法的扩展，以解决LSST带来的挑战，即大中心遮挡、快速f/1.23光束、离轴瞳孔失真和传感器位置的渐晕。我们还描述了分裂传感器所需的校正和不同恒星的角间距的影响，提供内和外焦图像。最后，我们提出了模拟，证明收敛性，线性度和可忽略的噪声相比，大气的影响时，算法扩展应用于LSST光学系统。这里报告的算法扩展是通用的，可以很容易地适应于其他宽视场光学系统，包括类似的望远镜与大的中心遮挡和离轴曲率传感。
2015-10-22 astro-ph.IM
A compact and light-weight refractive telescope for the observation of extensive air showers
本文介绍了一种对大范围空气簇射发射的切伦科夫光或荧光成像的通用仪器。它的折射光学系统允许紧凑和重量轻的设计，具有12°的宽视场。光学系统采用直径为0.5米的菲涅尔透镜和由温斯顿锥和大尺寸6x6 mm光传感器组成的61像素相机。作为光传感器，使用半导体光传感器（SiPM）。该相机提供高光子检测效率以及稳健的操作。封闭的光学系统允许在恶劣的环境条件下工作。该望远镜的低价格允许生产大量望远镜，并将该仪器应用于各种项目，例如皮埃尔俄歇天文台的FAMOUS，HAWC的HAWC Eye或IceCube的IceAct。本文介绍了这种望远镜的新设计和首次测量。
2018-06-22 astro-ph.IM
Performance comparison of the Shack-Hartmann and pyramid wavefront sensors with a laser guide star for 40 m telescopes
针对40米级望远镜激光导星自适应光学系统，研究扩展噪声模型对比两种波前传感器性能，发现单传感器配置下金字塔波前传感器更优，层析系统中二者性能接近，搭配亚电子读出噪声探测器时性能几乎一致。
2024-10-07 astro-ph.IM
The Roman Coronagraph Community Participation Program: Using the Zernike wavefront sensor for a full characterisation of the Roman Space Telescope and the Coronagraph Instrument
Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM（艾克斯马赛大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Laboratoire Lagrange, Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS（拉格朗日实验室，蔚蓝海岸大学，蔚蓝海岸天文台）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（喷气推进实验室，加州理工学院）
本研究主张启用罗曼空间望远镜日冕仪（CGI）搭载的双路泽尼克波前传感器（ZWFS），利用罗曼社区参与计划（CPP）的工具分析其灵敏度，以保障罗曼天文台稳定性并为HWO铺路。
2026-08-19 astro-ph.IM
The Giant Magellan Telescope high contrast adaptive optics phasing testbed (p-HCAT): lab tests of segment/petal phasing with a pyramid wavefront sensor and a holographic dispersed fringe sensor (HDFS) in turbulence
巨型麦哲伦望远镜（GMT）的设计由7个直径为8.4米的圆形镜段组成，它们之间有大于30厘米的间隙，这可能会导致光程差波动，这是由于弯曲、段振动、风抖振、温度效应和大气视宁度造成的。为了将GMT的全衍射极限孔径用于自然导星自适应光学（NGSAO）科学，七个反射镜段必须在波长的一小部分内同相。GMT的当前设计涉及七个自适应次镜、一个离轴色散条纹传感器（AGWS的一部分）和一个金字塔波前传感器（PyWFS; NGWS的一部分），以测量和校正段对之间的总路径长度，但这些方法尚未在实验室环境中进行“端到端”测试。我们提出了一个“GMT高对比度自适应光学相位测试床”（p-HCAT）的设计和工作原型，它利用现有的MagAO-X AO仪器来演示GMT NGSAO科学的段相位传感和同步AO控制。我们提出了第一个测试结果的闭环活塞控制与一个GMT段使用MagAO-X的PyWFS和一种新的全息色散条纹传感器（HDFS）与模拟大气湍流。我们表明，单独的PyWFS是不成功的控制段活塞产生的~ 0.6 arcsec和~ 1.2 arcsec看到湍流由于非线性模态串扰和穷人的像素采样的PyWFS检测器上的段间隙。我们报告了一种替代解决方案的成功，使用新的HDFS控制活塞，同时控制所有其他模式与PyWFS纯粹作为一个斜率传感器（活塞模式删除）。这种“第二通道”WFS方法在模拟的0.6角秒大气视宁度条件下，很好地将…
2022-06-09 astro-ph.IM
Fine tracking system for balloon-borne telescopes
我们提出了一项研究的结果，随着第一个原型的高精度系统（？1角秒），用于瞄准和跟踪平流层气球上的轻型（近红外）望远镜。这种系统主要由一个星敏感器和一个星跟踪器组成，它们分别能够识别视场和充分跟踪望远镜。我们提出的软件，旨在处理的星敏感器图像和预测算法，允许在亚像素级的源的精细跟踪。介绍了该系统的实验室试验情况，并对其性能进行了分析。我们演示了如何这样的设备，当使用在足够大的望远镜（2- 4米，F/10）的焦平面，是能够提供（分）arcsec衍射限制在近红外波段的图像。
2011-04-12 astro-ph.IM
Design constraints on Cherenkov telescopes with Davies-Cotton reflectors
本文讨论了高性能的地面伽玛射线切伦科夫望远镜与戴维斯-棉花反射器的建设。对于这种望远镜的设计，通常物理约束的视野，而光电传感器的大小是由有限的选项定义。包括光传感器前面的聚光器的效果，它表明，这些约束是足以相互约束所有其他的设计参数。一旦引入视场边缘处的点扩散函数的值与像素视场之间的关系，各种设计参数的可靠性自然出现。为了能够包括这个约束到一个系统的方程，解析描述的点扩散函数的镶嵌戴维斯-棉花反射器来自泰勒发展和射线跟踪模拟。包括高阶项使得结果在百分比水平上精确。在切伦科夫望远镜的典型相空间内提供设计曲线。讨论了所有设计参数对整体设计的影响。允许立即比较具有相同物理性能的几个选项，从而确定最具成本效益的解决方案。重点是固体光集中器的可能应用，其通常约两倍更好的浓度，允许使用小型光传感器，如盖革模式雪崩光电二极管。这是在切伦科夫望远镜阵列的可能设计方案的背景下进行了更详细的讨论。特别地，将具有空心锥的60 mm（^2）光传感器的解决方案与具有实心锥的36 mm（^2）光传感器的解决方案进行比较。
2013-01-28 astro-ph.IM
Telescope interferometers: an alternative to classical wavefront sensors
目前在自适应光学（AO）领域中可获得几种类型的波前传感器（WFS）。一般来说，它们的基本原理是测量望远镜传输的波前误差（WFE）的斜率或曲率，然后数字重建WFE。然而，这样的过程，似乎并不适合于在准实时评估未来的大型分段望远镜的同相或活塞误差。该通信提出了一种原始的，最近提出的直接WFE传感技术。该装置的原理被命名为“望远镜干涉仪”（TI），它是基于在望远镜光瞳平面中增加一个参考光学臂。然后从望远镜焦平面处的点扩散函数（PSF）测量推导出入射WFE。本文描述了两种不同类型的TI，并讨论了其性能的内在测量精度和空间分辨率。通过数值模拟研究了各种误差源，其中光子噪声是最关键的误差源。这些计算最终有助于确定TI方法在AO区域的应用范围，包括主望远镜和辅助望远镜的直径和导星的星等。一些实际的光学配置的例子也进行了描述和评论。
2008-08-29 astro-ph.IM physics.optics
A cryogenic and superconducting inertial sensor for the Lunar Gravitational--Wave Antenna, the Einstein Telescope and Selene-physics
月球引力波天线是一个拟议中的月球表面低频引力波探测器。它将由一系列高端低温超导惯性敏感器（CSIS）组成。低温环境将与超导材料结合使用，为低损耗致动器和传感器机械开辟道路。CSIS彻底改变了（低温）惯性敏感器场，在0.5 Hz时的模拟位移灵敏度比目前最先进的传感器高3个数量级。它将使月球引力波天线的灵敏度低于1 Hz，低至1兆赫，它也将用于即将到来的爱因斯坦望远镜-第三代引力-波探测器，将利用低温技术，并将有更高的灵敏度低于10赫兹。此外，CSIS地震数据还可以用于获得有关月球内部以及我们所谓的月卫九物理学的新见解。
2022-04-08 astro-ph.IM physics.ins-det
The Planar Optics Phase Sensor: a study for the VLTI 2nd Generation Fringe Tracker
几年后，第二代甚大望远镜干涉仪（VLTI）将定期同时提供4至6台望远镜的观测。为了达到其最终性能，他们将需要一个能够实时测量随机变化的光程差的条纹传感器。LAOG（PI研究所），IAGL，OCA和GIPSA-Lab之间的合作向ESO提出了第二代条纹跟踪器的平面光学相位传感器概念。这一概念基于集成光学技术，使非常紧凑的干涉仪的概念自然提供单模空间滤波。它允许操作4和6望远镜通过测量条纹的位置由于光谱色散ABCD方法。我们在这里提出的主要分析，导致目前的概念，以及预期的天空性能和拟议的设计。
2010-08-25 astro-ph.IM
Design of pre-optics for laser guide star wavefront sensor for the ELT
本文研究了用于激光导引恒星波前传感器主动再聚焦的变焦系统的光学设计。该系统是根据来自欧洲（E）-ELT的第一光积分场摄谱仪-极大望远镜（ELT）-HARMONI仪器的规格设计的。该系统必须根据望远镜指向和入射光束的大偏心来提供激光引导的重新聚焦。该系统考虑了四个移动透镜组，它们中的每一个都是具有一个非球面表面的双合透镜。这种解决方案的优点和缺点方面的组件位移和复杂的表面进行了详细描述。实验结果表明，该系统的波前残余误差的中值为13.8- 94.3nm，最大值<206 nm，出瞳畸变率为0.26-0.36%。
2017-11-16 astro-ph.IM
Measuring the cophasing state of a segmented mirror with a wavelength sweep and a Zernike phase contrast sensor
对更高分辨率望远镜的需求导致了分段主镜，其需要被定相以进行操作。应用波长扫描技术的定相传感器提供了大的捕获范围，而无需调制各个反射镜段的位置。这种技术提供了潜在的监测相状态的分段望远镜在平行的科学观察。我们评估的波长扫描技术的性能，使用Zernike相衬传感器的粗定相。在专用工作台上的测试结果显示112 nm rms精度。借助模拟，我们解释了一个已知的错误的方法，我们提出了改进的方法。
2020-04-14 astro-ph.IM
Measuring Local Turbulence Along the Optical Path: Multi-beam Optical Seeing Sensor (MOSS)
本研究开发多光束光学视宁度传感器MOSS，通过频闪近平行光束直接测量望远镜圆顶内的光路湍流，可表征湍流尺度与相干性，原型在鲁宾天文台AuxTel测得湍流下限1.4角秒，可指导热与气流管理以优化成像质量。
2025-08-01 astro-ph.IM
Laboratory and telescope demonstration of the TP3-WFS for the adaptive optics segment of AOLI
AOLI（Adaptive Optics Lucky Imager）是一种结合了自适应光学（AO）和Lucky Imaging（LI）技术的先进仪器，其目的是在中大口径地面望远镜上获得可见光波段的衍射极限图像。奥力的核心创新是开发和使用新的TP 3-WFS（双瞳孔平面位置波前传感器）。TP 3-WFS在可见波段工作，代表了对经典波前传感器（如Shack-Hartmann WFS（SH-WFS））的进步，因为它理论上可以使用较暗的自然参考星，这最终将为使用这种新传感器的AO仪器提供更好的天空覆盖。本文介绍了软件，算法和程序，使AOLI成为第一个天文仪器进行实时自适应光学校正的望远镜与这种新型的WFS，包括第一个控制相关的结果在威廉赫歇尔望远镜（WHT）。
2017-01-28 astro-ph.IM
Overview of focal plane wavefront sensors to correct for the Low Wind Effect on SUBARU/SCExAO
低风速效应（LWE）是指当望远镜圆顶内的风速低于$3$ m/s时发生的现象，在望远镜支架附近产生温度梯度。这在光瞳平面中产生相位不连续性，其不能被传统的自适应光学（AO）系统（诸如金字塔波前传感器或Shack-Hartmann）检测到。考虑到瞳孔被规则的蜘蛛分成4个象限，相位不连续对应于瞳孔的每个象限中的活塞、倾斜和倾斜像差。未经校正，它强烈降低了利用日冕照相术的高对比度成像仪器在小角距处探测系外行星的能力。多个焦平面波前传感器目前正在斯巴鲁望远镜的斯巴鲁日冕极限自适应光学（SCExAO）仪器上开发和测试：其中，泽尼克不对称光瞳（ZAP）波前传感器已经在天空中显示，它可以测量LWE引起的焦平面图像像差。快速和激烈的算法，使用以前的变形镜命令作为时间相位分集，在模拟中显示其效率，以改善波前质量的存在下LWE。用SCExAO遥测训练的神经网络算法显示出有希望的PSF预测。线性化解析相位分集（LAPD）算法是一种多孔径同相的解决方案，通过将斯巴鲁望远镜看作一个4子孔径仪器，研究了LAPD算法对LWE像差的校正。我们提出了不同的算法，显示最新的结果，并比较他们的实施SCExAO/SUBARU作为实时波前传感器的LWE补偿。
2019-12-21 astro-ph.IM
Impact of microlens shape on the performance of Laser Guide Star wavefront sensors for ELT-class telescopes
Aix Marseille University, 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，天体物理与行星学实验室）；Aix Marseille Univ, CNRS, Centrale Med, Institut Fresnel（艾克斯马赛大学，法国国家科学研究中心，马赛中央理工学院，费斯奈尔研究所）；DOTA, ONERA（航空与航天技术研究院）；Space ODT – Optical Deblurring Technologies（太空光学去模糊技术公司）
本文以MORFEO-HARMONI LGS波前传感器为案例，量化微透镜形状缺陷对ELT级望远镜LGS波前传感的影响，提出相关模型并经实验验证，结果可推广至GMT、TMT等大型望远镜的LGS系统。
2026-07-30 astro-ph.IM
Stellar Spectroscopy Using Diffraction Grating, CMOS Monochrome Sensor and Reflecting Telescopes
School of Physical Sciences, National Institute of Science Education and Research, HBNI（物理科学学院，国家科学教育与研究中心，HBNI）
本文设计了一款低成本紧凑型恒星光谱仪，可与教育机构常见反射望远镜集成，成功记录多颗亮星光谱，为学生主导天文仪器项目提供实用框架。
2026-08-05 astro-ph.IM physics.ed-ph
Night Sky Background Analysis for the Cherenkov Telescope Array using the Atmoscope instrument
未来切伦科夫望远镜阵列（CTA）的选址小组已经在9个候选地点部署了敏感的光传感器，其中5个在南半球，4个在北半球。传感器配备有PIN二极管和校准的V-滤波器，以及与CTA相机中采用的光电倍增管的光谱响应相匹配的蓝色/UV滤波器。所有被称为“大气”的传感器装置在部署前都经过交叉校准，每两至五个月监测一次其灵敏度。我们表明，星光的整体光测量的积分贡献的一个彻底发展的模型作为一个额外的交叉校准每个设备在每个晚上，减少这种测量的系统不确定性小于15%。然后可以从测量值中减去星光，并在不同地点之间比较残差。我们表明，在大多数情况下，分解成黄道光，气辉和人为光污染的贡献是可能的。
2013-07-11 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
Antennas for low-frequency radio telescope of SKA
本文综述了全球多个工程团队为SKA低频射电望远镜（50–350 MHz）提出的多种宽带天线候选方案，并依据互耦、栅瓣、极化纯度等指标评估其对主要科学目标的适用性。
2023-05-26 astro-ph.IM
Strategy for sensing petal mode in presence of AO residual turbulence with pyramid wavefront sensor
本文研究极大望远镜自适应光学中花瓣模式的测量问题，提出在未调制金字塔波前传感器尖端添加针孔空间滤波器以抑制大气残余干扰，并通过端到端仿真验证其作为花瓣测量仪的有效性。
2024-01-15 astro-ph.IM
The self-coherent camera as a focal plane fine phasing sensor
对类地系外行星的直接成像需要高对比度成像能力和高角分辨率。主镜分段是大口径望远镜的一个关键技术解决方案，因为它为显著提高角分辨率开辟了道路。这些片段通过主动光学系统保持对准，该系统必须将片段错位减少到几十nm RMS以下，以实现天文科学计划所需的高光学质量。同相技术的发展对于下一代空间和地面分段望远镜是强制性的，这两种望远镜都需要提高空间分辨率。我们提出了一种新的焦平面同相传感器，利用科学图像的日冕仪检索同时活塞和倾斜倾斜失调。自相干相机定相传感器（SCC-PS）充分结合SCC属性分段望远镜架构与适应段未对准估计器和图像处理。概述了系统的架构，和一个彻底的性能和灵敏度分析，包括闭环效率，通过数值模拟。SCC-PS同时估计活塞和倾斜不对准，并在闭环操作中进行校正。SCC-PS不需要任何关于段边界或任何专用光路处的信号的先验知识。它对未对准具有适度的敏感性，对光瞳剪切几乎没有敏感性，并且对段间隙和边缘效应不敏感。主镜相位可以通过明亮的自然导星来实现。SCC-PS是一种非侵入性概念，是图像域的有效定相传感器。这是一个有吸引力的候选人段同相在仪器一级或在望远镜一级，通常设想在目前的空间和地面观测站。
2016-06-09 astro-ph.IM
The Infrared Imaging Spectrograph (IRIS) for TMT: closed-loop adaptive optics while dithering
红外成像光谱仪（IRIS）是30米望远镜（TMT）上窄场红外自适应光学系统（NFIRAOS）的第一台轻型客户端仪器。IRIS包括三个自然导星（NGS）仪器上波前传感器（OIWFS），用于测量仪器焦平面中的倾斜/倾斜和聚焦误差。NFIRAOS也有一个内部的自然引导星波前传感器，IRIS和NFIRAOS必须精确地协调它们的波前传感器定位器的运动，以在望远镜抖动时跟踪NGS的位置（偏移望远镜以覆盖更多的区域），以避免昂贵的重新获取时间惩罚。首先，我们对所有相关子系统的排序策略进行了概述。然后，我们预测的运动的望远镜抖动的基础上提供的有限元模型TMT，最后分析延迟和抖动的问题，影响传播的位置需求从望远镜控制系统到个别电机控制器。
2018-08-22 astro-ph.IM
Multi-scale optimal control for Einstein Telescope active seismic isolation
Dutch National Institute for Subatomic Physics, Nikhef（荷兰国家亚原子物理研究所，Nikhef）；Vrije Universiteit Amsterdam（阿姆斯特丹自由大学）；LIGO Laboratory, California Institute of Technology（LIGO实验室，加州理工学院）；Stanford University（斯坦福大学）；University of Twente（特文特大学）
本研究提出多尺度最优控制方法，用于提升爱因斯坦望远镜的主动地震隔离性能，通过优化反馈与混合滤波器实现高效低频噪声抑制。
2025-10-30 astro-ph.IM physics.ins-det
The PRIMA fringe sensor unit
条纹传感器单元（FSU）是相位参考成像和微弧秒天体测量（PRIMA）双馈设施的核心元件，并为所有观测模式提供条纹传感，包括离轴条纹跟踪，相位参考成像和高精度窄角天体测量。它安装在甚大望远镜干涉仪（VLTI），并成功地伺服条纹跟踪回路在初始调试阶段。FSU在干涉式光束组合器中是独一无二的，它使用体光学中的空间相位调制来检索空间滤波后的条纹相位的实时估计。一个R=20的光谱仪跨越K波段使得检索的群延迟信号成为可能。FSU于2008年夏天在VLTI进行了整合和调整。它产生的相位和群延迟测量采样率高达2 kHz，这是用来驱动条纹跟踪控制回路。在第一次试运行期间，FSU被用来跟踪K波段星等为mK =9.0的恒星的边缘，使用两台VLTI辅助望远镜（AT）和高达96米的基线。使用两个甚大望远镜（VLT）单位望远镜（UT）的条纹跟踪进行了演示。在初始调试和将恒星光与两个AT相结合的过程中，FSU显示出它有能力将K波段VLTI对较暗物体的灵敏度提高一个以上，这对实现PRIMA的科学目标至关重要。
2009-12-08 astro-ph.IM
The Simons Observatory: Studies of Detector Yield and Readout Noise From the First Large-Scale Deployment of Microwave Multiplexing at the Large Aperture Telescope
本文介绍西蒙斯天文台大口径望远镜首次大规模部署SMuRF微波多路复用读出系统的调试情况，验证了早期阶段相当比例系统满足探测器良率与读出噪声的基线要求，为大规模超导传感器读出提供了实践支撑。
2024-06-03 astro-ph.IM
Direct Comparison of SiPM and PMT Sensor Performances in a large-size imaging air Cherenkov telescope
本文通过在MAGIC望远镜中安装基于SiPM的探测器模块，在夜空背景噪声下直接比较了SiPM与PMT的性能，为IACTs传感器升级提供了实测依据。
2024-04-22 astro-ph.IM
AOLI-- Adaptive Optics Lucky Imager: Diffraction Limited Imaging in the Visible on Large Ground-Based Telescopes
通过结合Lucky Imaging和低阶自适应光学，获得了有史以来在可见光下拍摄的最高分辨率图像。本文介绍了一种新的仪器，将部署在WHT 4.2米和GTC 10.4米望远镜在拉帕尔马，特别强调的光学设计和预期的系统性能。采用光子计数CCD探测器和多平面曲率波前传感器的低阶波前传感器的新设计将允许使用明显较暗的参考星，从而允许使用自然引导星几乎覆盖整个天空。本文还介绍了Lucky成像效率的显著提高，曲率传感器波前重建的重要进展以及模拟结果和灵敏度极限。AOLI有一个2 × 2阵列的1024 × 1024个光子计数EMCCD，很可能是第一个新的高灵敏度，近衍射极限成像系统，提供更高的分辨率，在可见光从地面比迄今为止可能从空间。
2012-07-17 astro-ph.IM
Implementing multi-wavelength fringe tracking for the Large Binocular Telescope Interferometer's phase sensor, PHASECam
PHASECam是大型双目望远镜干涉仪（LBTI）的条纹跟踪器。它是一种近红外相机，用于测量大双目望远镜（LBT）的两个自适应光学（AO）校正孔径之间的倾斜/倾斜和条纹相位变化。当前在1 kHz的$H$（1.65 $μ$ m）和$K$（2.2 $μ$ m）频带中执行倾斜/倾斜和相位感测，但是仅使用$K$频带相位遥测来向系统发送校正，以便保持条纹相干性和可见性。然而，由于条纹相位的循环性质，只能测量模360度的相位。PHASECam的相位展开算法试图缓解这一问题，但在快速、大相位变化或低信噪比的情况下偶尔会失败。这可能导致条纹跳跃，在这种情况下，OPD校正将因波长而不正确。目前，这可以由操作员手动纠正。然而，随着LBTI委托需要鲁棒的主动相位控制并且条纹跳跃更难检测的其他模式，包括多轴（Fizeau）干涉测量和双孔径非冗余孔径掩模干涉测量，需要更可靠和自动化的解决方案。我们提出了一种多波长的条纹跳跃捕获和校正的方法，其中包括直接比较$K$波段和$H$波段相位遥测。我们展示了利用档案PHASECam遥测的方法，显示它提供了一个强大的，可靠的方法来检测条纹跳跃，可以潜在地恢复一个显着的一部分数据丢失给他们。
2020-07-29 astro-ph.IM
The Origins Space Telescope (OST) Mission Concept Study Interim Report
起源太空望远镜（OST）将改变我们对宇宙的理解，从最早的星系的形成到可居住世界的创造。OST的任务概念1，本报告的主题，具有冷（4 K）大口径望远镜（9.1米）和五个强大的仪器，提供成像和光谱波长范围从5到660微米。OST的灵敏度比以前的任务大幅增加，确保了在广泛的天体物理学学科的突破性发现。
2018-09-25 astro-ph.IM
Integration of acoustical sensors into the KM3NeT Optical Modules
下一代多立方公里水切伦科夫中微子望远镜将在地中海建造。这台名为KM3NeT的望远镜目前正进入第一个建造阶段。KM3NeT研究基础设施将在其最终设计中包括690个所谓的探测单元，这些单元将锚定在海床上，并由水下浮子保持直立。这些探测单元的位置，几百米长，以及它们所连接的用于探测切伦科夫光的光学模块，必须被连续监测，以提供望远镜所需的指向精度。这样做的标准方式是利用声学定位系统，该声学定位系统使用在固定位置处的发射器和沿着检测单元分布的接收器。KM3NeT中微子望远镜包括一个定制的声学定位系统，新设计的发射器连接到探测单元的锚，定制设计的接收器连接到探测单元。本文介绍了一种接收机及其性能的方法。拟议的光声模块结合了望远镜的光学传感器与模块本身定位所需的声学传感器。这种组合导致紧凑的设计，适合于许多检测单元的简单部署。此外，装有仪器的体积可用于科学分析，例如海洋科学和声学粒子探测。
2014-08-20 astro-ph.IM physics.ins-det
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
Technology advancement of the CCD201-20 EMCCD for the WFIRST coronagraph instrument: sensor characterization and radiation damage
宽视场红外巡天望远镜-天体物理聚焦望远镜资产（WFIRST-AFTA）任务是一个2.4米级空间望远镜，将用于一系列天体物理研究领域。喷气推进实验室将提供一个高对比度成像日冕仪-两个主要的天文仪器之一。为了实现在极低通量条件下探测行星所需的低噪声性能，电子倍增电荷耦合器件（EMCCD）已被用于日冕仪的两个传感器-成像相机和积分场摄谱仪。JPL已经建立了一个EMCCD测试实验室，以将EMCCD成熟度提高到技术准备水平6。该计划整合了完整的传感器特性，包括读取噪声、暗电流和时钟感应电荷。此外，通过考虑WFIRST空间环境的独特挑战，将评估由于质子、电子和宇宙射线等高能粒子的破坏而导致的传感器电荷转移效率的降低。科学级CCD 201 -20 EMCCD已被辐照到质子通量，反映了预计的WFIRST轨道。由于辐射位移损伤的性能下降的报告，这是第一个这样的研究CCD 201 -20复制WFIRST条件。此外，旨在识别和减轻辐射诱导的电子捕获，如陷阱泵浦，自定义时钟，和热循环的技术进行了讨论。
2016-01-08 astro-ph.IM
An analysis of stellar interferometers as wavefront sensors
本文介绍了一种新的方法的基本原理和理论关系，该方法可以用来恢复地面或空间望远镜在主光瞳与第二偏心参考光臂结合时的波前误差（WFE）。然后，通过各种数值模拟，估计了这种“望远镜-干涉仪”的测量精度。除了在望远镜光瞳边缘附近的有限区域之外，显示出高性能。特别是，它允许直接相位评估（从而避免使用一阶或二阶导数），这对于未来巨型望远镜项目中分段镜的共相位特别感兴趣。最后，我们定义了有用的实用域的方法，这似乎是更好地适合于定期诊断的空间或地面的望远镜，或实时的科学观测，在一些非常特殊的情况下（例如，在太阳系外行星搜索仪器的中心恒星）。
2005-10-25 astro-ph astro-ph.IM physics.optics
Revealing Predictive Maintenance Strategies from Comprehensive Data Analysis of ASTRI-Horn Historical Monitoring Data
本文基于ASTRI-Horn望远镜七年监测数据，分析传感器数据模式与变量相关性，为望远镜设施预测性维护模型的开发提供依据。
2024-06-11 astro-ph.IM
