Local Ensemble Transform Kalman Filter: a non-stationary control law for complex adaptive optics systems on ELTs
我们提出了一种新的算法的自适应光学系统的控制律，允许减少计算负担的情况下，一个极大的望远镜（ELT）和处理非平稳行为的湍流。这种方法，使用包围变换卡尔曼滤波器和区域分解的本地化被称为本地ETKF：望远镜的光瞳被分成不同的本地域，每个域上的湍流相位的更新估计的计算是独立进行的。这种数据同化方案使得在此更新步骤中能够并行计算明显较少的数据。当显式存储和操纵极大的协方差矩阵是不可能的时候，这使卡尔曼滤波器适应于具有非平稳湍流模型的大尺度系统。首先给出仿真结果，以评估理论分析，并证明这种新的控制律的潜力，复杂的自适应光学系统的ELT。
2014-01-09 astro-ph.IM
ELT-scale Adaptive Optics real-time control with the Intel Xeon Phi Many Integrated Core Architecture
针对超大望远镜（ELT）规模自适应光学（AO）实时控制日益增长的计算需求，我们提出了一种采用英特尔至强融核Knights Landing（KNL）多集成核心（MIC）架构的解决方案。AO实时控制器（RTC）的计算需求是望远镜直径的四次方，因此下一代ELT需要比现有系统更大数量级的RTC管道处理能力。Xeon Phi包含大量（> 64）低功耗x86 CPU内核和高带宽内存，集成到单个插槽服务器CPU包中。增加的并行性和存储器带宽对于提供具有ELT尺度AO所需精度的重构波前的性能至关重要。在这里，我们证明了Xeon Phi KNL能够在超过1.0 kHz的频率下执行ELT规模的单共轭AO实时控制计算，RMS抖动小于20 μs。我们还表明，通过连接波前传感器相机，KNL可以以高达966 Hz（相机的最大帧速率）处理实时控制环路，抖动保持在20 μs RMS以下。未来的研究将涉及探索使用一组至强Phis对AO的MCAO和MOAO制度进行实时控制。我们发现，至强融核是非常适合ELT AO实时控制。
2018-05-24 astro-ph.IM
MICADO: the E-ELT Adaptive Optics Imaging Camera
MICADO是用于E-ELT的自适应光学成像相机。它经过设计和优化，可以安装在LGS-MCAO系统MAORY上，并将在宽视场（约1弧分）范围内提供衍射限制成像。对于初始操作，它也可以与自己的更简单的AO模块一起使用，该模块使用自然导星提供轴上衍射限制性能。我们讨论了仪器的关键功能和预期性能，并展示了科学驱动因素如何塑造其设计。我们概述了从光学机械设计到操作和数据处理的技术概念。我们描述了AO模块，总结了仪器的性能，并指出了一些可能的未来发展。
2010-05-27 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
The Durham adaptive optics real-time controller: Capability and ELT suitability
Durham自适应光学实时控制器是用于天文自适应光学系统的通用、高性能实时控制系统。它最近增加了新的功能以及性能改进，在这里我们给出了这些细节，以及可以为特定的自适应光学系统和硬件实现进行优化的方式。我们还提出了新的测量，显示如何使用这种实时控制系统可以与任何现有的自适应光学系统，也表明，当使用现代硬件，它具有足够高的性能，可以与大多数极大望远镜自适应光学系统。
2012-05-21 astro-ph.IM physics.ins-det
Local ensemble transform Kalman filter, a fast non-stationary control law for adaptive optics on ELTs: theoretical aspects and first simulation results
基于线性二次高斯方法和卡尔曼滤波局部化自适应，提出了一种新的自适应光学系统控制律的算法。它允许处理非平稳行为，以获得性能接近的最优定义的剩余相位方差最小化标准，并减少计算负担与本质上并行实现的极大望远镜（ELTs）。
2014-08-29 astro-ph.IM
Single conjugate adaptive optics for the ELT instrument METIS
ELT是一个39米大的地基光学和近中红外望远镜，正在智利阿塔卡马沙漠建造。计划在下一个十年中期左右开始运作。所有的第一光仪器将配备波前传感设备，允许控制ELT的内在M4和M5波前校正单元，从而建立一个自适应光学（AO）系统。为了充分利用ELT的光学性能，需要全衍射限制操作，只有高性能的AO系统才能实现这一点。对AO的进一步技术挑战性要求来自系外行星研究领域，其中解决主恒星和行星之间非常小的角间距的任务还必须考虑到两个物体之间的高对比度。我们详细介绍了我们的模拟结果及其对高对比度成像的影响，以找到最佳的波前传感装置的METIS仪器。METIS是ELT的中红外成像仪和摄谱仪，具有专门的高对比度日冕成像能力，其性能在很大程度上取决于AO剩余波前误差。我们检查了天空和目标的样本覆盖的一个通用的波前传感器在两个光谱制度，可见光和近红外，预选光谱范围的更详细的波前传感器类型的分析。我们发现，近红外区是最适合的METIS。然后，我们在ELT的实际条件下分析了Shack-Hartmann和金字塔波前传感器的性能，与我们的科学要求进行了平衡，并得出结论，金字塔波前传感器是METIS的最佳选择。对于这一选择，我们还检查了非共同路径像差的影响，振动，以及SCAO系统的长期稳定性，包括高对比度成像性能。
2019-01-22 astro-ph.IM
HARMONI: the ELT's First-Light Near-infrared and Visible Integral Field Spectrograph
高角分辨率单片光学和近红外积分场摄谱仪（HARMONI）是欧洲南方天文台的极大望远镜（ELT）的可见光和近红外（NIR），自适应光学辅助，积分场摄谱仪。它将具有单共轭自适应光学（SCAO）模式（使用单个明亮的自然导星）和激光层析自适应光学（LTAO）模式（使用多个激光导星），分别提供具有高性能和良好天空覆盖的近衍射极限超光谱成像。一个独特的高对比度自适应光学（HCAO）的能力，最近增加了系外行星的特性。HARMONI拥有8个HAWAII-4 RG阵列的大型探测器、4种光谱标度选择和11种光栅选择，分辨率范围从R~3000到R~17000，使其成为一种非常通用的仪器，可以满足广泛的观测计划。
2021-03-20 astro-ph.IM
Development of an adaptive optics testbed at MPIA for the ELT/Planetary Camera and Spectrograph (PCS)
Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）；European Southern Observatory (ESO)（欧洲南方天文台）
MPIA为ELT的PCS研发模块化自适应光学测试平台，集成可变形反射镜等组件，用于验证AO关键技术与控制策略，推动PCS高对比度成像AO系统成熟。
2026-08-25 astro-ph.IM
A Direct Measurement of Atmospheric Dispersion in N-band Spectra: Implications for Mid-IR Systems on ELTs
自适应光学将几乎完全消除10微米处大气湍流对极大望远镜（ELT）一代望远镜的影响。在本文中，我们观测证实，下一个最重要的限制图像质量是大气色散，而不是望远镜衍射。利用6.5米MMT及其独特的中红外自适应光学系统，我们在MIRAC 4-BLINC上使用新委托的光谱模式测量了N波段的大气色散。我们的结果表明，大气色散一般是线性的N波段，虽然有一些剩余曲率。我们比较我们的测量理论，并预测ELT Strehls和图像FHWM有和没有大气色散校正器（ADC）。我们发现，对于许多中红外应用，ELT上需要ADC。
2009-06-11 astro-ph.IM
Neutron Star Astronomy with the E-ELT
到目前为止，已经在光学波长上识别出了24颗不同类型的孤立中子星（INS），从经典的射电望远镜到更奇特的物体，如磁星。在过去的20年里，由于现代技术望远镜的部署，特别是HST，还有NTT以及后来的VLT等8 m级望远镜，大多数识别都得到了实现。更大的识别率增加了光学观测对惯性导航系统天文学多波长方法的影响因素，为在其他波长尚不可能进行的研究提供了令人感兴趣的可能性。随着HST即将退役，8 m级望远镜将承担起将中子星光学天文学带入一个新时代的任务，这个新时代的特征是一代超大望远镜（ELT）的出现，如欧洲ELT（E-ELT）。这将标志着该领域的一个重大进步，使人们能够识别更多的INS，其中许多来自未来无线电和X射线巨型结构设施（如SKA和IXO）的后续观测。此外，E-ELT将使进行观测成为可能，如定时，光谱学和偏振测量，这仍然是对8米级望远镜的挑战，并且在许多方面对于研究中子星内部及其磁层的结构和组成至关重要。在这篇文章中，我简要总结了INS光学观测的现状，描述了E-ELT的主要科学目标，以及它们对中子星物理的影响。
2010-08-30 astro-ph.HE astro-ph.IM
METIS for ELT: optical alignment and testing of the IFU of the LM-band spectrometer
STFC - United Kingdom Astronomy Technology Centre（英国天体物理学技术中心）；NOVA optical infrared instrumentation group at ASTRON（ASTRON 的 NOVA 光学红外仪器组）；Leiden Observatory, Leiden University（莱顿大学莱顿天文台）
介绍用于极大望远镜的METIS LMS中红外积分场光谱仪，阐述对其积分场单元子系统进行光学测试和对准的方法，包括对图像切片镜阵列的详细表征及相关测量，概述对准策略以满足严格要求。
2026-07-27 astro-ph.IM
The impact of ELT distortions and instabilities on future astrometric observations
本文讨论了由光学定位误差和望远镜不稳定性引起的畸变对极大望远镜天体测量影响的评估研究。光学模拟结合蒙特卡罗方法再现典型的推断光学机械和动力学不稳定性，显示RMS失真之间的$\sim$ 0.1-5 mas超过1弧分的视野。在几分钟的时间尺度上，由风扰动和重力弯曲引起的ELT-M2的板尺度变化以及ELT-M4-M5的场旋转在1弧分FoV（半径35弧秒）的边缘处诱导失真和PSF抖动，高达$\sim$ 5 mas，与衍射限制的PSF大小$FWHM_H = 8.5$ mas相当。ELT设计固有的RMS失真被限制在1 $^{st}$ -3 $^{rd}$阶，对于高阶项，减小到$\sim$ 10-20 $μas$的天体测量RMS残差后拟合。在本文中，我们研究的校准工作必须进行，以达到接近这个水平的高阶残差的天体测量稳定性。假设的望远镜公差的幅度和时标表明，需要经常进行天空校准和板尺度的MCAO稳定，以使ELT能够在$\leq 50 μas$水平上进行天体测量观测，这是ELT / MICADO仪器的核心科学任务之一。
2018-06-04 astro-ph.IM
HARMONI at ELT: optical design of the spectrograph sub-system
University of Oxford（牛津大学）
介绍欧洲极大望远镜上HARMONI光谱仪子系统光学设计，因顶层目标和规格变化而修订，采用双镜无遮拦准直器等，更紧凑，用变形自由曲面镜校正像差，提高探测器单元透过率、减少散射光并改善可达性。
2026-07-24 astro-ph.IM
Limitations imposed by optical turbulence profile structure and evolution on tomographic reconstruction for the ELT
层析成像自适应光学系统的性能与光学湍流的垂直分布有着内在的联系。首先，必须重建足够数量的离散湍流层以模拟真实的连续湍流剖面。其次，在观测过程中，望远镜看到的轮廓发生变化，断层重建器必须更新。这些变化可能是由于湍流层在短至分钟的气象时间尺度上不可预测的演变。在这里，我们调查的影响，不断变化的大气条件对层析重建的质量耦合快速分析自适应光学模拟到一个大型数据库的10 691高分辨率湍流轮廓测量超过两年的ESO帕拉纳尔，智利的立体SCIDAR仪器。这项工作是第一次调查，这些影响与一个大的，统计上显着的样本湍流配置文件。该研究的统计性质使我们不仅可以评估一组系统参数（例如层数，时间更新周期）的断层成像误差的退化和变化，而且还可以评估满足某些误差阈值所需的参数。在轮廓快速变化的最具挑战性的条件下，这些参数必须受到更严格的约束，以满足该阈值。通过提供这些限制的估计，为广泛的系统几何形状，以及不同的时间优化策略的影响，我们可以帮助设计师的断层AO的ELT尺寸他们的系统。
2020-03-17 astro-ph.IM
MAORY: A Multi-conjugate Adaptive Optics RelaY for ELT
MAORY是ELT的自适应光学模块，为两种不同的客户仪器提供具有相同光学质量的两个重力不变端口。它通过实时补偿由大气湍流引起的波前畸变，实现了近红外大视场（~1 arcmin ~ 2）的高角分辨率观测。波前传感由激光和自然导星执行，而波前传感器补偿由MAORY中的自适应可变形镜执行，该自适应可变形镜分别与望远镜的自适应和倾斜镜M4和M5一起工作。
2021-03-20 astro-ph.IM
Developing an integrated concept for the E-ELT Multi-Object Spectrograph (MOSAIC): design issues and trade-offs
我们提出了一个讨论的设计问题和权衡，已被认为是在一起的一个新的概念MOSAIC，多对象光谱仪的E-ELT。MOSAIC旨在解决E-ELT MOS的组合科学案例，这些案例源于多目标和多自适应光学仪器的早期研究。MOSAIC结合了针对单点物体的高度多路复用仪器的优点，以及具有更适度的多路复用但可以以高分辨率（IFU）空间分辨源的仪器的优点。这些将跨越两个波段：可见光和近红外。
2016-09-21 astro-ph.IM
High strehl and high contrast for the ELT instrument METIS -- Final design, implementation, and predicted performance of the single-conjugate adaptive optics system
本文介绍极大望远镜仪器METIS的单共轭自适应光学系统，解决ELT AO系统的多方面挑战，给出最终设计、实现及预测性能，助力METIS达成系外行星探测等科学目标。
2024-11-26 astro-ph.IM physics.optics
Impact of Sodium Layer variations on the performance of the E-ELT MCAO module
基于钠激光引导星的多共轭自适应光学系统可以利用自然引导星来解决人工信标的固有限制（倾斜不确定性和非等晕性），并减轻钠层结构和可变性的影响。钠层也可能具有横向结构，导致激光引导星之间的差异效应。从分析的输入扰动有关的钠层的变化，直接测得的钠层剖面建模，我们分析，通过一个简化的端到端的模拟代码，低/中阶引起的欧洲极大望远镜多共轭自适应光学模块MAORY的全球性能的影响。
2015-01-09 astro-ph.IM
EAGLE multi-object AO concept study for the E-ELT
EAGLE是用于E-ELT的多目标、空间分辨、近红外光谱仪仪器概念，依赖于分布式自适应光学，即所谓的多目标自适应光学。本文介绍了A期研究的结果。使用84 × 84的致动器变形镜，所进行的分析表明，在7.3“直径的巡天视场中拾取的6颗激光引导星和多达5颗R<17的自然引导星，使我们能够在H波段75 × 75 mas^2的光谱中获得35%的总能量，无论中心5'科学领域中的目标方向如何，对于中值视度条件。在银纬|b| ~60处计算的天空覆盖率接近90%。
2010-02-10 astro-ph.IM
Vector Apodizing Phase Plates for the ELT: From prototype to final optics for METIS and MICADO
ASTRON（荷兰天文研究所）；Leiden Observatory（莱顿天文台）；SRON Netherlands Institute for Space Research（荷兰空间研究研究所）；ColorLink Japan, Ltd.（ColorLink日本有限公司）；Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎天文台，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，巴黎西岱大学）；STAR Institute, Université de Liège（列日大学STAR研究所）
介绍用于极大望远镜的矢量切趾相位板，探讨METIS和MICADO的设计异同，阐述制造中涂层夹杂等挑战及影响，展示预期对比度曲线并讨论观测现状。
2026-07-07 astro-ph.IM
On-sky demonstration of matched filters for wavefront measurements using ELT-scale elongated laser guide stars
自适应光学系统的性能部分地取决于实时控制系统中用于计算波前斜率测量的算法。我们演示了使用匹配滤波器算法处理细长的激光导星（LGS）夏克-哈特曼图像，使用的是4.2米威廉赫歇尔望远镜和欧洲南方天文台Wendelstein LGS单位放置40米远的CANARY自适应光学仪器。这个算法已经被选择用于即将到来的30米望远镜，但直到现在还没有在天空中演示过。从第一次观测运行的结果，我们表明，匹配滤波的使用提高了我们的自适应光学系统的性能，增加在天空H波段Strehl测量到约1.1的因素，相对于传统的重心的方法。我们描述了所使用的算法，以及我们实现的方法，使天空演示。
2017-02-13 astro-ph.IM
PSF quality metrics in the problem of revealing Intermediate-Mass Black Holes using MICADO@ELT
针对 MICADO@ELT 高精度天体测量与 IMBH 探测中视场内 PSF 变化导致平均或轴上 PSF 反卷积失效的问题，本文梳理并展示用于评估 PSF 拟合与插值质量的多种指标。
2024-04-09 astro-ph.GA astro-ph.IM
Science Requirements and Performances for EAGLE for the E-ELT
EAGLE是欧洲极大望远镜（E-ELT）的多IFU近红外光谱仪的A阶段研究。该设计采用宽视场自适应光学，可在大视场（38.5弧分/平方米）范围内提供出色的图像质量。领域当与E-ELT的光捕获相结合时，EAGLE将成为一个独特而有效的设施，用于高红移星系的空间分辨光谱调查和分辨恒星星族。在简要概述了科学案例之后，我们总结了从它流下来的功能和性能要求，提供了模拟观测的说明性性能，并强调了与詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）和阿塔卡马大型毫米波阵列（ALMA）的强大协同作用。
2010-07-09 astro-ph.CO astro-ph.IM
HARMONI at ELT: LPOU calibrations for a micron-level pointing accuracy
Centro de Astrobiología (CAB), CSIC-INTA（天文生物学中心（CAB），西班牙国家科学研究委员会-国家航空航天技术研究所）；Centre for Advanced Instrumentation（先进仪器中心）
研究HARMONI在甚大望远镜上为达微米级指向精度的校准问题，核心方法是探讨靠近引导探头插入校准掩膜及添加重新聚焦光学元件的可能性，主要贡献是分析其不同变体对图像质量及定位误差分辨能力的影响并经模拟验证。
2026-07-27 astro-ph.IM
Performance of an iterative wavelet reconstructor for the Multi-conjugate Adaptive Optics RelaY of ESO's ELT
多共轭自适应光学中继器（MAORY）是欧洲南方天文台极大望远镜的关键自适应光学（AO）系统之一。MAORY的目标是在大视场范围内实现良好的波前校正，这涉及到三维大气波前扰动的层析估计。在数学上，大气湍流层的重建是严重不适定的，因此，限制了可实现的重建精度。此外，重建必须以几百到一千赫兹的帧速率实时执行。必须处理大量的数据，并且必须通过精心设计的算法来控制可变形反射镜的数千个致动器。即使有广泛的并行化和流水线，直接求解器，如矩阵向量乘法（MVM）方法，是非常苛刻的。因此，在过去的几年里，研究转向迭代方法的方向。本文主要研究有限元小波混合迭代算法。FEWHA的主要特点是所有相关操作员的无矩阵表示，这使得算法快速，并在望远镜或大气层中的参数发生变化时能够实时更新系统。我们提供了一个性能分析的方法，质量和运行时间的MAORY仪器使用AO软件包COMPASS。
2022-02-24 astro-ph.IM cs.NA math.NA
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
Neutron Star Astronomy in the era of the European Extremely Large Telescope
现在，大约有25颗孤立的中子星（INS）在光学域被探测到，这主要归功于HST和VLT级望远镜。欧洲极大望远镜（E-ELT）将产生约100个新的身份，其中许多来自SKA，IXO和费米观测的后续行动。此外，E-ELT将允许在更大的样本上进行INS观测，这仍然是对VLT级望远镜的挑战，从而能够研究NS内部、大气层和磁层的结构和组成，以及搜索碎片盘。在这方面的贡献，我概述了未来的前景NS光学天文学与E-ELT。
2010-09-17 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
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
The MICADO first light imager for the ELT: an overview of the RAM analysis and consequent design and maintenance strategy
Max Planck Institut für Extraterrestrische Physik（马克斯·普朗克地外物理学研究所）；Observatoire de Paris à Meudon（巴黎天文台梅东分台）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）
介绍用于极大型望远镜的MICADO首光成像仪，因寿命等要求开展FMECA分析，概述其RAM分析假设与边界，阐述RAM对设计及组件选择使用的影响，报告维护策略以降低仪器停机风险。
2026-07-15 astro-ph.IM
Towards an overall astrometric error budget with MICADO-MCAO
MICADO是用于深度观测的多AO成像相机，它将成为极大望远镜（ELT）的首批轻型仪器之一。在ELT之后进行高精度多目标差分天体测量在增加通量和小衍射极限的情况下特别有效。MICADO的目标是提供50个$μ$作为绝对差分天体测量（以绝对$μ$为单位测量恒星到恒星的距离），视场为53”，范围为1.2-2.5 $μ$。在大视场上进行高精度天体测量需要多共轭自适应光学（MCAO）和精确的畸变校准。MICADO控制方案依赖于ELT、MAORY和MICADO系统学和失真的单独校准，以确保所有贡献的最佳解缠和校正。从系统的角度来看，我们正在开发一个天体测量误差预算支持的光学模拟，以评估由望远镜及其光学公差，MCAO失真和ELT，MAORY和MICADO内部光学之间的光机械误差引起的主要天体测量误差的影响。总体天体测量误差预算的制定将为有效的校准战略铺平道路，补充MICADO校准装置的设计。在这项工作的重点是一些光学机械的错误条款，有特别的相关性MICADO天体测量应用，和接口的MCAO设计。
2019-02-03 astro-ph.IM
Monte-Carlo simulation of ELT scale multi-object adaptive optics deformable mirror requirements and tolerances
多目标自适应光学（MOAO）已经在威廉·赫歇尔望远镜上的CANARY仪器上得到了验证。然而，对于下一代超大望远镜（如EAGLE）上拟议的MOAO系统，仍然存在许多挑战。在这里，我们调查的要求，MOAO操作上的变形镜（DM）的地方使用一个完整的端到端的蒙特卡罗AO模拟代码。通过考虑一个事先的全球地面层（GL）校正，我们表明，MOAO DM的致动器密度可以减少，几乎没有性能损失。我们注意到，这种减少只有在添加GL DM时才有可能，其阶数大于或等于原始MOAO镜的阶数。添加低阶GL DM不会影响系统性能（如果忽略倾斜/倾斜星锐化）。我们还量化了最大机械DM冲程要求（期望3.5 $μ$ m），并提供了DM对准精度的公差，横向（在子孔径的八分之一内）和旋转（在0.2 $^\circ$内）。通过在一系列的激光引导星的直径的结果，我们确保这些结果同样适用于激光断层AO系统。由于对DM致动器密度的要求较低，我们在MOAO系统的实施中提供了显著节省成本的机会。
2013-07-17 astro-ph.IM physics.ins-det
Cassiopée, towards technological development for XAO on ELT: the e-APD infrared detector
Cassiopée 项目为未来 ELT 开发极高性能自适应光学关键技术，本文介绍用于波前传感器的快速大型红外 e-APD 相机开发，集成 512x512 阵列，面临自主运行、振动控制等多重挑战。
2024-06-01 astro-ph.IM
SimCADO - an instrument data simulator package for MICADO at the E-ELT
MICADO将是欧洲极大望远镜（E-ELT）的第一个光宽视场成像仪，并将在约53弧秒的视场内提供衍射限制成像（1.2毫米处的7 mas）。为了支持各种联盟活动，我们开发了SimCADO的第一个版本：MICADO的仪器模拟器。SimCADO使用为每个单独的联盟内部工作包进行的详细模拟工作的结果，以生成从光源到检测器读出的光路模型。因此，SimCADO是一个工具，为科学和仪器开发团队提供科学背景，他们最终负责MICADO仪器的最终设计和未来功能。在这里，我们将概述SimCADO的内部工作原理，并概述我们对其进一步发展的计划。
2016-09-06 astro-ph.IM
Development of an ELT XAO testbed using a Mach-Zehnder wavefront sensor: calibration of the deformable mirror
极自适应光学（XAO）在满足未来超大望远镜的高速度（> 1 kHz）、高精度和高次要求方面遇到了严重的困难。一种创新的高阶自适应光学系统使用自参考马赫-曾德尔波前传感器（MZWFS）允许抵消这些限制。该传感器通过测量两个输出之间的强度差来非常精确地估计小空间尺度下的波前相位，其中在其两个支路之间具有$λ/4$路径长度差，但是由于相位模糊而在动态范围中受到限制。在过去的几年里，我们的团队在8米级望远镜的框架内研究了这样一个XAO系统。在这项工作中，我们报告了我们最近在实验室安装的XAO测试平台的最新结果，并致力于使用30米级望远镜（如E-ELT或TMT）进行高对比度成像。在回顾了MZWFS的原理并描述了我们实验的光学布局之后，我们将展示低音-高音相位校正器的评估结果，即，Boston Micromachine连续膜可变形反射镜（DM）和Boulder非线性系统液晶空间光调制器（SLM）。特别是，我们将详细介绍使用Zygo干涉仪计量的DM的校准。我们的方法包括在膜变形的精确测量，同时施加恒定的变形9出140致动器在同一时间。通过在DM工作范围内改变戳电压，我们提出了一种简单而有效的方法，使用高斯模型建模DM影响函数。最后，我们展示了允许补偿低阶像差的MZWFS上的DM平坦化。
2015-09-28 astro-ph.IM
HARMONI at ELT: line spread functions in a diffraction limited spectrometer
UKATC, Royal Observatory Edinburgh（英国天文技术控制中心，爱丁堡皇家天文台）；Oxford University（牛津大学）；Aix-Marseille Université, 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，拉格朗日实验室）；Université Lyon 1, CNRS, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (CRAL)（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）；Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC)（加那利天体物理学研究所）；Department of Physics, Durham University（杜伦大学物理系）
研究HARMONI光谱仪中衍射和空间滤波对线扩散函数的影响，通过考虑狭缝处瞳孔衍射等，明确设计衍射极限光谱仪应考虑的参数。
2026-07-07 astro-ph.IM
The Science Case for Multi-Object Spectroscopy on the European ELT
本白皮书介绍了欧洲极大望远镜（E-ELT）上多目标摄谱仪（MOS）的科学动机。MOS案例借鉴了当代天文学的所有领域，从太阳系外行星到银河系及其卫星晕的研究，从附近星系中解析的恒星星族到部分再电离宇宙中最早的“第一光”结构的观测。这里介绍的材料来自过去四年来社区内部的深入讨论，建立在过去的竞争研究的基础上，以商定一个共同的战略，实现电子英语教学的MOS能力。这些案例已被提炼为一套共同要求，将用于定义MOSAIC仪器，需要两种观测模式（“高多重”和“高清晰度”）。当与E-ELT前所未有的灵敏度相结合时，MOSAIC将成为世界领先的MOS设施。在分析的要求，我们还确定了一个高复用MOS的长期计划的E-ELT，甚至更大的多重（>1000目标），使研究的大尺度结构在高红移宇宙。随着电子英语教学的建设开了绿灯，MOS社区，通过MOSAIC财团组织，渴望尽快实现电子英语教学的MOS。我们认为，在现代天文学竞争激烈的领域，ELT科学的几个最引人注目的案例，需要这样的能力。例如，在E-ELT操作的早期阶段进行MOS观测，对于跟踪詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）所确定的辐射源至关重要。特别是，多目标自适应光学和使用光纤的精确天空减法最近都在天空中得到了演示，使得快速发展MOSAIC成为可能。
2015-03-31 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
HARMONI at ELT: Design & Test on the current status of Low Order Wavefront Subsystem Pick Off Arm Engineering Model (LPOA-EM)
Centro de Astrobiología (CAB) CSIC-INTA（天体生物学中心）
介绍了用于ELT的HARMONI中低阶波前传感器子系统LOWFS，经重新规划后可同时操作三个拾取臂。展示了对其工程模型两个旋转关节的表征活动初步结果，涵盖角分辨率等多项测量。
2026-07-27 astro-ph.IM
SHARP -- A near-IR multi-mode spectrograph conceived for MORFEO@ELT
SHARP是为MORFEO@ELT设计的近红外多模式光谱仪概念，结合多目标光谱仪NEXUS和多积分视场单元VESPER，以约30 mas角分辨率和最高R≈17000光谱分辨率超越NIRSpec@JWST，用于以前所未有的细节研究邻近与早期宇宙。
2024-08-30 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Extreme Adaptive Optics in the mid-IR: The METIS AO system
中红外波长的自适应光学一直被认为是不必要或不容易的。大气湍流对8-10米级望远镜中红外性能的影响与天空背景和望远镜发射等其他性能问题相比相对较小。使用相对低阶的AO系统，在6-8米级望远镜上，Strehl比大于95%。使用30-42米级的望远镜会极大地改变这幅图像。高斯特列尔比需要目前认为的高阶AO系统。此外，即使是一个温和的AO系统，一阶模拟表明，这样的系统的性能显着下降时，不考虑的活动影响和大气成分的变化。在L、M和N波段达到超过90%的斯特列尔比将需要特殊考虑，并将影响ELT上中红外AO系统的系统设计和控制方案。在本文中，我们提出了一个概述的影响，在中红外波长的AO系统的性能ELT和模拟的性能，我们将提出一个一阶系统的概念，这样的AO系统METIS，中红外仪器的E-ELT。
2009-09-18 astro-ph.IM
HARMONI at ELT: Developing a Modular Review Process using TRIZ
UK Astronomy Technology Ctr（英国天文技术中心）
该研究针对ELT的HARMONI项目，运用TRIZ技术提出模块化连续评审流程，以高效评审设计变更、减轻相关人员时间压力，提升仪器研制质量。
2026-08-03 astro-ph.IM
The MICADO first light imager for the ELT: the PSF Reconstruction Software
INAF-Osservatorio Astronomico di Padova（意大利国家天体物理研究所帕多瓦天文台）；INAF - Osservatorio Astronomico di Roma（意大利国家天体物理研究所罗马天文台）；Incident Angle Oy；Max Planck Institut fuer extraterrestrische Physik（马克斯·普朗克地外物理学研究所）；Finnish Centre for Astronomy with ESO (FINCA), University of Turku（图尔库大学欧洲南方天文台芬兰天文学中心）；Tuorla Observatory, Department of Physics and Astronomy, University of Turku（图尔库大学图奥拉天文台）；INAF-Osservatorio Astronomico d’Abruzzo（意大利国家天体物理研究所阿布鲁佐天文台）；INAF - Sezione Universitaria di Lecce（意大利国家天体物理研究所莱切大学分部）；INFN - Sezione di Lecce（意大利国家核物理研究所莱切分部）；Industrial Mathematics Institute, Johannes Kepler University Linz（林茨约翰内斯·开普勒大学工业数学研究所）；RICAM - Johann Radon Institute for Computational and Applied Mathematics（Johann Radon计算与应用数学研究所）
MICADO 的 PSF 重建软件利用 AO 遥测数据盲重建 PSF，在 SCAO 和 MCAO 模式下验证精度高，满足首光科学需求。
2026-09-11 astro-ph.IM
The E-ELT Multi-Object Spectrograph: latest news from MOSAIC
有8000个星系，包括1600个z大于1.6的星系，可以在40平方英尺的E-ELT视野中同时观察到。弧分相当一部分的天体物理发现需要大量的统计样本，这只能通过多目标光谱仪（MOS）来获得。MOSAIC将提供一个巨大的发现空间，通过200的多路复用和R=5000和20000的光谱分辨率来实现。MOSAIC还将提供10多个“高清晰度”（多目标自适应光学，MOAO）积分场单元的独特能力，优化研究再电离源的物理特性。这些模式的结合将使MOSAIC成为世界领先的MOS设施，为当代天文学的所有领域做出贡献，从太阳系外行星到研究银河系及其卫星的晕，从附近星系中解析的恒星星族到观测宇宙中最早的“第一光”结构。它还将研究暗物质和普通物质在宇宙所有尺度和时代的分布。最近对天空背景减除和MOAO等关键技术问题的研究表明，采用最先进的技术和工艺，这样的MOS是可行的。MOSAIC团队目前的研究包括对波长覆盖范围的进一步权衡，补偿望远镜非远心新设计的解决方案，以及对天际线饱和度的测试，特别是在近红外波段。在2020年代，E-ELT将成为世界上最大的光学/红外望远镜，我们认为它必须尽快配备MOS，以提供最有效的，也可能是跟踪詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）观测的最佳方式。
2016-09-05 astro-ph.IM
Impact of E-ELT laser light on Cherenkov Telescope Array cameras
作为选择之一，切伦科夫望远镜阵列（CTA）联盟正在考虑在智利阿塔卡马沙漠安装其南部阵列的可能性。设想的地点距离未来的欧洲极大望远镜（E-ELT）约5公里，该望远镜将运行8个平行的直流激光器，发射589.2纳米，在90公里的高度创建一个6.8等的人造恒星。导航星用于望远镜的自适应光学。虽然在CTA望远镜的视野中有人造恒星的情况很少发生，并且可以通过协调调度来避免，但激光束可能会更频繁地穿过望远镜的视野并留下虚假的光迹，从而使簇射图像的分析变得复杂。我们推导出一个近似公式来估计预期的光子数从分子和气溶胶散射的激光光束到视场的相机像素。然后，我们提出了几个具体的情况下，激光对CTA相机像素的影响，根据选定的方向的激光束，使用预期的量子效率的相机光电倍增管在给定的波长。
2013-07-11 astro-ph.IM
The adaptive optics modes for HARMONI: from Classical to Laser Assisted Tomographic AO
HARMONI是一款可见光和近红外积分场摄谱仪，提供了E-ELT在第一道光线下的核心光谱能力。HARMONI将在E-ELT的衍射极限下工作，这要归功于经典和激光断层AO系统。在本文中，我们提出了这些SCAO和LTAO模块的系统选择。特别是，我们描述了为不同的波前传感器开发的策略：SCAO金字塔，LGSWFS概念，NGSWFS路径和真相传感器功能。我们提出了第一个潜在的实现。我们评估了第一个系统的性能。
2018-05-30 astro-ph.IM
HARMONI at ELT: Reoptimization of the NGSS natural guide star sensors system for MCAO compatibility
Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心，法国国家太空研究中心，天体物理学与行星学实验室）；Durham University, Centre for Advanced Instrumentation（杜伦大学，先进仪器中心）；Centro de Astrobiología (CAB), CSIC-INTA（天体生物学中心，西班牙高等科学研究理事会-国家航空航天技术研究所）；Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，天体物理与行星学研究所）；DOTA, ONERA（航天技术部门，法国航空与航天研究局）；Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), Universidad de La Laguna（加那利群岛天体物理研究所，拉帕鲁纳大学）
介绍HARMONI光谱仪为适应MCAO兼容性对NGSS系统重新优化，阐述重新规划对低阶波前传感器、外部支撑等的影响，以及高对比度模块和单共轭自适应光学传感器的变化，包含相关系统分析与新管理结构等内容。
2026-07-23 astro-ph.IM
ELT-METIS imaging simulations for disks and envelopes associated with FU Ori-type objects
本文通过ELT-METIS日冕仪成像模拟，系统评估了不同中心源、盘尺度、延展结构类型和尘埃模型下FU Ori型天体延展中红外辐射的可探测性，并提出利用现有8米级望远镜预观测以优化METIS观测策略。
2025-03-09 astro-ph.IM
HSIM: a simulation pipeline for the HARMONI integral field spectrograph on the European ELT
我们介绍HSIM：一个专用管道，用于模拟欧洲极大望远镜上的HARMONI积分场摄谱仪的观测。HSIM采用高光谱和空间分辨率的输入数据立方体，对天体物理源的物理描述进行编码，生成模拟观测数据立方体。模拟结合了天空、望远镜和仪器的详细模型，以产生逼真的模拟数据。此外，我们采用了一种新的方法，将强波长相关的自适应光学点扩散函数。HSIM提供了一个超越传统曝光时间计算器的步骤，使我们能够预测使用HARMONI的给定观测计划的可行性，以及执行仪器设计权衡。在本文中，我们重点关注计划观测可行性的定量测量。我们给出了一个详细的描述HSIM和目前的两项研究：估计点源的敏感性，随着模拟恒星形成的发射线星系在$z\sim 2-3$。我们表明，HARMONI将提供精致的解决这些对象的分千秒差距尺度上的光谱，探测和推导的个别恒星形成区域的属性。
2015-08-18 astro-ph.IM
Prospects of Deep Field Surveys with Global-MCAO on an ELT
为了系统地绘制宇宙及其组成部分的地图，进行了几次旨在调查河外成分的天文观测。需要有极好的细节水平，只有使用空间望远镜或在地面观测站应用自适应光学技术才有可能。通过模拟钱德拉深场南部地区6000个高红移星系的K波段观测，我们已经展示了一个超大型望远镜如何使用Global-MCAO成功地进行测光调查，Global-MCAO是一种基于天然导星的技术，可以进行河外研究，否则不使用激光导星是不可行的。由于分析的结果代表了即将到来的地面望远镜的新仪器的影响科学案例，在这里我们展示了其他观测到的深场的调查如何从这种技术中受益。进一步概述适合所提出的方法的调查，我们显示了初步估计的几何（FoV和高度）和纯粹的AO的角度（丰富性和均匀性的指导星在该地区）计划的巨型望远镜。
2018-08-13 astro-ph.IM
SHARP -- A spectrograph proposal to fully exploit ELT capabilities and look beyond JWST
INAF - Osservatorio Astronomico di Brera（意大利国家天体物理研究所布拉拉天文台）；INAF - Osservatorio Astronomico di Padova（意大利国家天体物理研究所帕多瓦天文台）；INAF - Osservatorio Astronomico d’Abruzzo（意大利国家天体物理研究所阿布鲁佐天文台）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Universita’ degli Studi di Roma Tor Vergata（罗马第二大学）；INAF - Osservatorio Astrofisico di Arcetri（意大利国家天体物理研究所阿切尔菲天文台）；INAF - IASF（意大利国家天体物理研究所星际介质与天体物理研究所）；INAF - Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio（意大利国家天体物理研究所天体物理学与空间科学观测站）；INAF - Istituto di Radioastronomia（意大利国家天体物理研究所射电天文研究所）；INAF - Osservatorio Astronomico di Capodimonte（意大利国家天体物理研究所卡波迪蒙特天文台）
提出一种近红外光谱仪SHARP，包含NEXUS多目标光谱仪和VESPER多积分场单元，旨在充分利用ELT的集光面积和角分辨率，解决从原初星系到行星系统形成等天体物理和宇宙学关键问题。
2026-07-01 astro-ph.IM
First laboratory demonstration of real-time multi-wavefront sensor single conjugate adaptive optics
本文首次在实验室演示了结合SHWFS与FAST的多波前传感器单共轭自适应光学实时控制，在SEAL平台上以200 Hz环路速度验证其消除散斑噪声、提升ELT宜居带系外行星成像能力的潜力。
2023-08-10 astro-ph.EP astro-ph.IM
Singular Value-based Atmospheric Tomography with Fourier Domain Regularization (SAFR)
Johann Radon Institute（约翰·拉德诺研究所）；Johannes Kepler University Linz, Institute of Industrial Mathematics（林茨约翰·开普勒大学工业数学研究所）
本文提出一种基于奇异值分解的快速大气层 tomography 算法，通过傅里叶变换和预计算减少计算量，适用于多共轭自适应光学系统。
2026-04-20 astro-ph.IM cs.NA math.NA
