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
Temporal spectrum of multi-conjugate adaptive optics residuals and impact of tip-tilt anisoplanatism on astrometric observations
多共轭自适应光学（MCAO）将有助于极大望远镜和甚大望远镜地面天文观测的新时代。高精度相对天体测量是这些系统的主要科学驱动力之一，并且对天体测量提出了具有挑战性的要求。需要对天体测量误差预算有一个清楚的了解，并且必须考虑MCAO修正的影响。在这种情况下，我们提出了一个分析配方，以估计在任何方向的科学视野中的MCAO校正产生的剩余相位。在时间频率域中计算的残余相位允许考虑来自MCAO回路的湍流相位的时间滤波，并提取残余的时间谱，以及包括诸如科学积分时间的其他时间效应。该配方保持一般性，并允许考虑通过设置望远镜直径，湍流轮廓，引导恒星星座，变形镜配置，模式感测和校正和层析重建算法的具体框架。的形式主义提出了一个闭环和伪开环控制。我们使用我们的结果来研究倾斜残差对MCAO辅助天体测量观测的影响。我们推导出一个表达式的差分倾斜抖动功率谱，也包括依赖于科学的曝光时间。最后，我们研究了倾斜抖动误差对未来MAVIS和MAORY天体测量观测的贡献。
2022-09-02 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
Unveiling the nature of the Gemini multiconjugate adaptive optics system distortions
天体测量学在设计阶段并不是双子座多共轭自适应光学系统（GeMS）的科学案例。然而，由于GeMS一直与双子座南自适应光学成像仪（GSAOI）一起进行常规科学操作，因此对其天体测量性能进行了深入分析。失真映射模型的非线性分量示出了在GSAOI的每个检测器中类似地重复的特征图案。这种模式的性质是未知的，并受到不同的假设。本文描述了GeMS畸变图象的成因及其多期变化。最后，与当前的极大望远镜（ELT）多共轭自适应光学中继器（MAORY）的设计进行了比较。
2019-02-27 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
MORFEO wavefront error budget
INAF Osservatorio Astrofisico di Arcetri（意大利国家天体物理研究所阿切尔西天文台）；ADaptive Optics National laboratory in Italy (ADONI)（意大利自适应光学国家实验室）；Herzberg Astronomy and Astrophysics, National Research Council of Canada（加拿大国家研究委员会赫茨伯格天文学与天体物理学研究所）
本文介绍了MORFEO（ELT多共轭自适应光学中继）的波前误差预算结构，详细分析了大气湍流、光学表面等主要误差源，并用于支持端到端模拟和科学能力评估。
2026-06-05 astro-ph.IM
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
Reference Optical Turbulence and Wind Profiles for Single Conjugate and Extreme Adaptive Optics
我们提出了一个简单的方法，提取少量的参考光学湍流和风廓线从一个大的数据集，单共轭和极端自适应光学模拟。这些参考轮廓可用于缓慢的端到端自适应光学模拟，以表示大气的变化。该方法基于这样的假设，即这些系统的性能与综合大气参数$r_0$、$θ_0$和$τ_0$相关。配置文件是从一个大的数据集，同时符合这些参数的分布，因此代表了大气的变化所看到的AO系统。我们还扩展了等效层的剖面压缩方法，包括风剖面。该方法适用于立体SCIDAR数据从欧洲南方天文台帕拉纳尔提取五个湍流和风廓线，涵盖了广泛的大气变化，我们使用分析AO模拟，这与AO校正Strehl比的等效范围。
2022-09-29 astro-ph.IM
Multi-Conjugate Adaptive Optics Simulator for the Thirty Meter Telescope: Design, Implementation, and Results
介绍了一种多共轭自适应光学（MCAO）系统模拟平台HeNOS（Herzberg NFIRAOS Optical Simulator）。开发HeNOS是为了验证30米望远镜MCAO系统的性能，以及展示未来AO发展的关键技术。在本文中，我们专注于描述的30米望远镜AO系统的规模下降到一个实验台的参数的推导，并解释这些参数是如何实际实施的光具座。在参考其他论文了解使用HeNOS的AO技术开发的详细信息时，我们介绍了HeNOS的功能，特别是HeNOS目前提供的三种不同的单共轭AO模式：具有Shack-Hartmann波前传感器的激光引导星AO，具有金字塔波前传感器的自然引导星AO，以及激光引导星AO，其在Shack-Hartmann上具有通过在自然引导星上的真值波前感测校正的钠斑伸长。激光断层扫描AO和最终MCAO正在准备在不久的将来实施。
2018-09-14 astro-ph.IM
Overview of multi-conjugate adaptive optics reconstructors
Institute of Mathematical and Computational Engineering, Pontificia Universidad Católica de Chile（智利天主教大学数学与计算工程研究所）
本文概述了四类多共轭自适应光学重构器，分析了其优缺点，为相关研究提供了系统性梳理。
2026-09-03 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 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
Direction dependent Point spread function reconstruction for Multi-Conjugate Adaptive Optics on Giant Segmented Mirror Telescopes
目前正在建造的巨型分段镜望远镜（GSMT），如极大望远镜（ELT），严重依赖于自适应光学（AO）系统来校正大气湍流。为了能够校正更宽的视场（FoV），引入了多共轭自适应光学（MCAO）系统，其使用多个引导星来获得对FoV的几乎均匀的校正。然而，由于波前传感器（WFS）积分时间和变形镜（DM）的时间响应引起的时间延迟，在天文图像中仍然存在残余模糊。这导致模糊，该模糊可以通过真实图像与点扩散函数（PSF）的卷积来数学地描述。由于大气及其校正的性质，PSF是空间变化的。在本文中，我们提出了一种算法的MCAO PSF重建适应的GSMTs的需要，在一个存储有效的方式。特别地，将来自[40]的用于单共轭自适应光学（SCAO）的PSF重建算法与来自[33]的用于大气层析成像的算法组合，以获得后AO PSF的方向相关重建。在一个端到端的仿真工具中获得的结果表明，与直接从模拟的入射波前计算的PSF相比，PSF的质量良好的重建。此外，所使用的算法具有合理的运行时间和内存消耗。
2021-11-12 astro-ph.IM
Numerical control matrix rotation for the LINC-NIRVANA Multi-Conjugate Adaptive Optics system
LINC-NIRVANA将实现大型双目望远镜的干涉成像焦点站。双层定向多共轭自适应光学系统辅助干涉仪的两臂，提供高阶波前校正。为了平衡场旋转，用于两个地波-波前传感器的机械去旋器和用于中高层传感器的光学去旋器固定焦平面相对于波前传感器上的金字塔的位置。去旋转引入波前传感器上的光瞳图像旋转：可变形反射镜在传感器上的投影因此改变。将通过新矩阵的数值计算实时应用控制矩阵的适当调整。在本文中，我们调查的时间和计算方面的瞳孔旋转，明确计算波前误差，可能会产生。
2010-08-26 astro-ph.IM
Advances in control of a Pyramid Single Conjugate Adaptive Optics system
自适应光学系统是现代天文学地基望远镜的一项基本技术。在该领域的最新革命之一是金字塔波前传感器的引入。该装置的更高性能是以增加的控制复杂性为代价的。在这项工作中，我们报告的进展，在AO系统的控制与SOUL在大型双目望远镜。第一种是改进的尖端/尖端时间控制，即使在存在高时间频率共振的情况下也能够恢复标称校正。第二个是模态增益优化，已成功地在天空上的第一次。金字塔波前传感器是所有ELT的第一光AO系统的关键技术，所报道的进展可以为此类系统做出相关贡献。
2021-10-06 astro-ph.IM
Gemini multi-conjugate adaptive optics system review I: Design, trade-offs and integration
位于Cerro Pach的Gemini South望远镜的Gemini多共轭自适应光学系统（GeMS）是第一个钠基多激光引导星（LGS）自适应光学系统。它使用五个LGS和两个变形镜来测量和补偿大气失真。GeMS项目始于1999年，并于2011年首次亮相。它现在处于正常运行状态，在近红外区产生接近衍射极限的图像，在两个平方角分的视场内具有均匀的质量。本文（I）是对GeMS的两篇综述中的第一篇。它描述了系统，解释了为什么以及如何构建它，讨论了设计选择和权衡，并提出了项目过程中遇到的主要问题。最后，我们简要介绍了系统的第一光的结果。
2013-10-23 astro-ph.IM
MORFEO enters final design phase
MORFEO是ELT的MCAO系统，已通过初步设计评审进入最终设计阶段，将为MICADO相机提供衍射极限光学质量，本文重点介绍其自适应光学系统现状及后续里程碑。
2023-10-13 astro-ph.IM
Control algorithms for dual-wavefront sensor single-conjugate adaptive optics
University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）
本文提出基于双波前传感器单共轭自适应光学的控制算法，通过时间滤波缓解NCP像差转移，提升科学图像质量。
2026-01-20 astro-ph.IM
The Simultaneous Operation of a Controllable Segmented Primary Mirror and Single Conjugate Adaptive Optics System part 1 -- Design Concept and Sensitivity Analysis
针对分段望远镜主镜共相误差难以感测的问题，提出通过自适应光学系统直接感测与控制主镜相位，开发信号分离方法并基于 Keck-II 模型验证了测量精度。
2025-03-03 astro-ph.IM
Stellar photometry with Multi Conjugate Adaptive Optics
本文综述了在8- 10米望远镜上使用多共轭自适应光学（MCAO）对天空进行测光分析的现状。将特别注意分辨的恒星星族研究。拥挤恒星系统中的恒星，如球状星团或邻近星系中的恒星，是测试AO性能的理想测试粒子。我们将集中讨论目前达到的光度精度和准确度。我们简要地描述了我们的项目的恒星测光和银河系球状星团的天体测量使用的图像与宝石在双子座南望远镜。我们还提出了测光与DAOPHOT套件的程序到这些球状星团的拥挤区域达到非常微弱的极限星等Ks ~21.5等的中等大视场（~1.5弧分平方）。我们强调需要新的算法，以提高整个视场的点扩散函数的复杂变化的建模。最后，我们概述的作用，大样本的恒星标准提供了一个详细的描述MCAO的性能和精确和准确的颜色{星等图。
2016-08-04 astro-ph.IM
Off-axis Point Spread Function Reconstruction for Single Conjugate Adaptive Optics
针对极大望远镜单共轭自适应光学系统中的非各向同性平面效应，提出一种结合PSF重建与时间依赖大气断层扫描的离轴PSF重建算法，实现了方向相关的后AO PSF重建，并在端到端仿真中表现出良好的重建精度与对大气参数不精确的稳定性。
2023-06-15 astro-ph.IM
Optimal stellar photometry for multi-conjugate adaptive optics systems using science-based metrics
我们提出了一个详细的讨论，如何获得精确的恒星测光在拥挤的领域使用图像的多共轭自适应光学（MCAO）系统，目的是通知科学发展的这一关键技术的极大望远镜。我们利用Gemini South卫星上的Gemini多共轭自适应光学系统（GeMS）对NGC 1851的深J和K_s曝光量进行了定量分析，并利用PSF拟合技术提出了恒星测光的最佳策略。我们通过使用基于科学的指标，特别是主序列关闭区域的宽度，来判断我们采用的各种方法的成功。我们还比较了GeMS测光与精细的HST数据在可见光的同一目标。我们表明，由GeMS产生的PSF具有显着的空间和时间的变化，必须占在分析过程中。我们表明，大多数的PSF的变化发生在MCAO系统的“控制半径”，并获得最佳的测光时，选择的PSF半径密切匹配这个空间尺度。我们确定光度校准作为下一代MCAO系统，如TMT和E-ELT的关键问题。我们的最终CMD达到K_s~22-低于主序膝盖-使其成为地面上可获得的最深的球状星团之一。理论等时线与我们从主序星膝下到红巨星支上的恒星轨迹非常吻合。
2017-02-27 astro-ph.IM
Gemini multi-conjugate adaptive optics system review II: Commissioning, operation and overall performance
Gemini Multi-conjugate自适应光学系统- GeMS是安装在Gemini South望远镜上的设备仪器，在120弧秒的视场内，在近红外波长（0.95微米-2.5微米）处提供均匀的近衍射极限图像。GeMS是第一个用于天文学的钠层多激光导星自适应光学系统。它采用5颗激光引导星分布在一个60角秒的正方形星座上来测量大气畸变，用两个可变形反射镜来补偿大气畸变。本文是第二部分，介绍了GeMS的调试、总体性能和运行方案。每个子系统的性能来自调试结果。然后描述了典型的图像质量，用半最大值表示，Strehl比和系统提供的场的变化。讨论了性能限制的主要因素。最后，描述了管理费用和未来的系统升级。
2014-02-27 astro-ph.IM
The Simultaneous Operation of a Controllable Segmented Primary Mirror and Single Conjugate Adaptive Optics System part 2 -- Simulated Operation
开发了利用AO波前传感器分离CSP相位的方法，通过Keck-II系统模拟与在轨数据验证，证明闭环运行中同时监测和控制CSP能显著提升AO系统性能。
2025-03-03 astro-ph.IM
The Chandra Deep Field South as a test case for Global Multi Conjugate Adaptive Optics
下一代巨型望远镜的时代不仅需要新技术的出现，而且需要开发新的方法，以充分利用它们的非凡潜力。全球多共轭自适应光学（GMCAO）追求这种方法，其目标是在几个弧分的视场内实现良好的性能并增加天空覆盖范围。在这篇文章中，我们展示了这种技术提供的天体物理学应用，如光度测量策略应用于钱德拉深场南部作为一个案例研究的增益。我们用一台40米级的望远镜模拟了一个500 x 500 arcsec^2的河外深场的接近真实的观测，该望远镜实现了GMCAO。我们分析了6000个高红移（z = 2.75）星系的模拟K波段图像，好像它们是真实的，以恢复初始输入参数。我们使用SEXTRACTOR进行的放射源检测完成率达到94.5%。我们还测量了所有源的形态参数与二维拟合工具GALFIT。我们发现恢复和内在参数之间的协议表明GMCAO作为一个可靠的方法，以协助极大的望远镜（ELT）观测河外的利益。
2017-02-07 astro-ph.IM
BRUTE, PSF Reconstruction for the SOUL pyramid-based Single Conjugate Adaptive Optics facility of the LBT
天文应用极大地受益于仪器PSF的知识。我们描述的PSF重建算法开发的LBT LUCI仪器的SOUL SCAO模块的协助下。重建过程只考虑同步波前传感器遥测数据和一些异步校准。我们不计算光学传递函数和相应的滤波器。相反，我们计算一个时间序列的波前映射，并为每个这些相应的瞬时PSF。我们测试了算法在实验室的安排，并在夜间不同的灵魂配置，使其适应指南星的星等和看到的条件。我们将其昵称为“BRUTE”，即使用TELEMPERATURE的盲重建，还回顾了该算法应用的一对一方法，一个斜率对一个瞬时PSF。
2022-09-07 astro-ph.IM
PASSATA - Object oriented numerical simulation software for adaptive optics
我们提出了最后一个版本的PyrAmid模拟器软件的自适应光学Arcetri（PASSATA），IDL和CUDA为基础的面向对象的软件开发的自适应光学组的Arcetri天文台蒙特卡洛端到端的自适应光学模拟。该软件的最初目的是评估一个单一的共轭自适应光学系统的地基望远镜与金字塔波前传感器的性能。经过几年的发展，目前的PASSATA版本能够模拟几种自适应光学系统：单共轭，多共轭和地面层，与夏克哈特曼和金字塔波前传感器。它可以模拟从8米到40米级的望远镜，在有限或无限距离的瞳孔衍射限制和解决的来源。该软件的主要优点是多功能性所提供的面向对象的方法和速度所提供的CUDA实现的计算要求最高的例程。我们描述了该软件的最新发展，并提出了一些应用实例。
2016-07-26 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
MICADO: The Multi-Adaptive Optics Camera for Deep Observations
用于深度观测的多自适应光学成像相机A（MICADO）将利用单共轭自适应光学（SCAO）和多共轭自适应光学（MCAO）提供的自适应光学校正，在极大望远镜（ELT）的衍射极限处对近1弧分的视场成像。其简单而坚固的设计将在整个领域产生前所未有的灵敏度和分辨率组合。本文概述了所提供的观测模式的特点，并说明了每一个天体物理应用。潜在用户可以使用数据模拟器ScopeSim探索自己的想法。
2021-03-22 astro-ph.IM
Further considerations on layer-oriented adaptive optics for solar telescopes
下一代望远镜将配备多共轭自适应光学系统，以便在大视场范围内获得高角分辨率。MCAO有两种风格：面向星型和面向层型。现有的太阳能MCAO系统完全依赖于面向恒星的方法。早些时候，我们提出了一种方法来实现面向层的方法，鉴于最近的关注，我们现在进一步详细解释所提出的方案。我们注意到，在任何面向层的系统中，一个传感器与光瞳共轭，而其他传感器与更高的高度共轭。对于后者，不是所有的感测表面都被整个视场照亮。夜间层导向系统的成功实施表明，字段减少是没有关键的限制。在太阳能方法中，场减少是直接明显的，因为它导致夏克-哈特曼子孔径图像的渐晕。这可以通过适当调整算法来计算局部波前斜率来解释。我们消除了进一步的关注层定向太阳能系统的光学布局。
2014-05-01 astro-ph.IM
Focal plane $C_n^2(h)$ profiling based on single conjugate adaptive optics compensated images
大气湍流在望远镜视线中的知识是至关重要的宽视场观测辅助自适应光学（AO），其中的点扩散函数（PSF）成为强烈的拉长，由于非等晕效应。这一点必须准确地建模，以推断整个视场（FOV）的任何位置的PSF，并提高科学利用。然而，非等晕性是Cn2（h）曲线的函数，无法通过单共轭AO遥测直接获得。人们可能依赖于外部轮廓仪，但最近的研究强调了AO内部测量的差异超过10%，而我们的目标是PSF建模的准确性超过1%。为了解决这个现有的限制，我们提出了焦平面轮廓（FPP），作为一个$C_n^2(h)$轮廓的方法，依赖于后AO焦平面图像。我们证明了这种方法符合$C_n^2(h)$估计的精度为1%的水平，并建立这种精度如何变化的校准恒星的幅度和位置在该领域。我们强调，测光和天体测量误差，由于PSF错误建模分别达到1%和50μ作为使用FPP的凯克基线，初步校准使用的恒星的星等H=14在20”。我们还验证了这一概念，使用加拿大NRC-Herzberg HENOS试验台图像比较FPP检索与替代$C_n^2(h)$测量HeNOS。FPP方法允许使用SCAO系统对$C_n^2(h)$进行分析，并显著改善PSF表征。这种方法也是ELT尺寸兼容，并将外推到层析成像系统在不久的将来。
2018-08-31 astro-ph.IM
Photonic lantern wavefront reconstruction in a multi-wavefront sensor single-conjugate adaptive optics system
本文在SEAL测试平台验证光子灯笼作为低阶焦平面波前传感器的线性范围与闭环控制，并仿真其与调制金字塔WFS协同的多传感器AO方案。
2024-06-11 astro-ph.IM
Refractive multi-conjugate adaptive optics for wide-field atmospheric turbulence correction
Consiglio Nazional delle Ricerche, Institute of Photonics and Nanotechnology（意大利国家研究委员会光子学与纳米技术研究所）
本文提出了一种基于折射变形透镜的多共轭自适应光学系统，通过改进的光学设计提升了宽视场内的大气湍流校正效果，实验验证了其在自由空间光学通信中的应用潜力。
2026-03-25 astro-ph.IM physics.optics
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
Adaptive Optics Simulations for Siding Spring
利用观测导出的光学湍流廓线模型（model-OTP）研究了澳大利亚赛丁泉天文台（SSO）的自适应光学（AO）的性能。模拟了单共轭自适应光学（SCAO）、多共轭自适应光学（MCAO）和地面层自适应光学（GLAO）的自适应光学性能。本文给出的模拟结果预测了这些AO技术应用于澳大利亚国立大学（ANU）2.3 m和英澳望远镜（AAT）3.9 m望远镜的天文波段J，H和K的性能。结果表明，AO性能是最好的较长的波长（K波段），在最好的看到的条件（亚1角秒）。最有希望的结果被发现为GLAO模拟（180 arcsecs的视场），与场RMS的包围能量50%直径（EE 50 d）是均匀的，受自由大气湍流的影响最小。GLAO性能在J、H和K波段上相当好。EE 50 d的GLAO场平均值在200 mas到800 mas之间，与标称天文视宁度（870到1700 mas）相比，这是一个明显的改善。
2012-10-16 astro-ph.IM
Wavelet methods in multi-conjugate adaptive optics
针对多共轭自适应光学中的大气层析成像问题，提出一种基于紧支撑小波局部性质的重建方法，通过贝叶斯MAP估计和共轭梯度算法实现快速稳定重建，并在欧洲南方天文台的OCTOPUS仿真工具上验证了性能。
2013-02-15 astro-ph.IM cs.NA math.NA
MORFEO control strategy
INAF Osservatorio Astrofisico di Arcetri（意大利国家天体物理研究所阿切特里天文台）；ADaptive Optics National laboratory in Italy (ADONI)（意大利自适应光学国家实验室）；Herzberg Astronomy and Astrophysics, National Research Council of Canada（加拿大国家研究委员会赫茨伯格天文学与天体物理学研究所）；INAF Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna (OAS)（意大利国家天体物理研究所博洛尼亚空间科学与天体物理观测站）；Alma Mater Studiorum - Università di Bologna（博洛尼亚大学）；INAF - Osservatorio Astronomico di Brera（意大利国家天体物理研究所布雷拉天文台）；INAF Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio（意大利国家天体物理研究所空间科学与天体物理观测站）
针对ELT核心仪器MORFEO的波前校正挑战，该研究提出特定控制策略，采用钠激光导星与自然导星结合的方式，并给出不同观测场景下的性能评估。
2026-08-17 astro-ph.IM
Deep observations with an ELT in the Global Multi Conjugated Adaptive Optics perspective
对宇宙的深度观测，通常作为巡天的一部分，是现代天文学的标志之一，因为它们可以允许大规模的合作，利用多个设施和共享知识。新一代的超大望远镜将发挥关键作用，因为它们具有角分辨率和收集微弱光源光线的能力。我们的模拟结合了技术，层析成像和观测信息，并受益于全球多共轭自适应光学（GMCAO）的方法，一个很好的证明方法，只利用自然的指导明星，以纠正科学的视野从大气湍流。通过模拟6000高红移星系在钱德拉深场南部地区的K波段观测，我们已经展示了如何ELT可以成功地进行测光调查，恢复形态和结构参数。我们在这里提出了一个广泛的统计数据的预期性能GMCAO配备ELT在22个知名的调查SR。
2020-12-17 astro-ph.GA astro-ph.IM
Wide-field solar adaptive optics in a layer-oriented approach
讨论了太阳成像中的多共轭自适应光学（MCAO）的分层方法。该技术是一个补充，目前面向恒星的MCAO，并出现作为一个必要的替代时，需要在太阳观测大的字段大小。首先介绍了面向层方法的基本步骤，然后通过数值模拟说明了该方法的特点。
2014-10-06 astro-ph.IM
Astrometric performance of the Gemini multi-conjugate adaptive optics system in crowded fields
Gemini多共轭自适应光学系统（GeMS）是Gemini-South望远镜的一个设备。它在2弧分的视场范围内提供近红外波长的均匀、近衍射极限的图像质量。与双子座南自适应光学成像仪（GSAOI）-一种近红外宽视场照相机一起，GeMS/GSAOI的高空间分辨率和大视场相结合，将使其成为精密天体测量的首要设施。潜在的天体测量科学案例涵盖了广泛的主题，包括系外行星、恒星形成、恒星演化、星团、邻近星系、黑洞和中子星以及银河系中心。在本文中，我们评估的天体测量性能和限制的GeMS/GSAOI。特别是，我们分析深，单历元图像，多历元数据和失真校准。我们发现，对于单历元，非抖动的数据，天文测量误差低于0.2质量可以实现曝光时间超过一分钟，提供足够的恒星可用于消除高阶失真。然而，我们表明，这样的性能是不可再现的多历元观测，和一个额外的系统误差的~0.4 mas的证据。这种系统的多历元误差是GeMS/GSAOI天体测量误差预算中的主要误差项，它被认为是由于重力弯曲引起的时变失真。
2014-09-02 astro-ph.IM astro-ph.SR
MarcoPolo-R narrow angle camera: a three-mirror anastigmat design proposal with a smart finite conjugates refocusing optical system
MarcoPolo-R是为2015-2025年欧空局宇宙愿景计划提出的一项中等空间任务，其主要目标是从原始近地小行星（NEA）返回地球。在拟议的机载仪器中，其窄角照相机应能在距离物体表面200米处以每像素3毫米的空间分辨率对候选物体成像。相机还应该能够通过从多个距离对目标进行成像来支持着陆器的下降操作，以便找到合适的着陆地点。因此，需要一个重新聚焦系统来完成这项任务，扩展其成像能力。在这里，我们提出了一个三反射镜animetmat（TMA）共轴光学设计，提供高品质的成像性能，通过选择作为入射光瞳的系统孔径光阑，并利用仪器内的单个反射镜的运动，以允许宽图像重新聚焦要求，从无限远到NEA表面以上200米。这种建议符合NAC的技术规范，可以很容易地实现与现代技术。
2012-11-30 astro-ph.EP 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
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
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
Layer-oriented adaptive optics for solar telescopes
第一个多共轭自适应光学系统目前正在安装在太阳望远镜上。这些系统的目的是相对于传统的自适应光学增加校正的视场。然而，这第一代是基于一个面向恒星的方法，它是很难增加的视场直径超过60”-80”的大小。我们建议通过使用与最强湍流层共轭的宽场Shack-Hartmann波前传感器来实现太阳MCAO中的层定向方法。波前畸变在宽视场上平均：来自远处湍流的信号被衰减，因此光学地进行层析重建。该系统由独立的校正回路组成，只需要考虑局部湍流：子孔径可以被放大，校正频率可以被降低。最重要的是，星形MCAO系统随着场尺寸的增加而变得更加复杂，而面向层的方法受益于更大的场，因此将成为未来一代太阳能MCAO系统的有吸引力的解决方案。
2012-07-11 astro-ph.IM astro-ph.SR
Gemini Frontier Fields: Wide-field Adaptive Optics $K_s$-band Imaging of the Galaxy Clusters MACS J0416.1-2403 and Abell 2744
利用双子座多共轭自适应光学系统（GeMS）和双子座南自适应光学成像仪（GSAOI）观测了六个前沿场星系团中的两个，MACS J0416.1-2403和Abell 2744。对于0.08”-0.10”FWHM，我们的数据在100“x100”宽的区域上几乎是衍射限制的。GeMS/GSAOI以两倍的角分辨率补充了1.6微米的哈勃太空望远镜（HST）。对于致密源，我们达到Ks = 25.6 mag（AB）的5 σ深度。在本文中，我们描述了观察，数据处理和最初的公共数据发布。我们提供完全校准的、与原生GSAOI像素尺度匹配的共同添加的图像以及HST版本的更大的板尺度，增加了Frontier Fields的传统价值。我们的工作表明，即使是在高银河系纬度的领域，那里的自然向导星是罕见的，目前的多共轭自适应光学技术在8米望远镜打开了一个新的窗口遥远的宇宙。计划对第三个前沿场Abell 370进行观测。
2015-03-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
