The MKID Exoplanet Camera for Subaru SCExAO
我们提出了MKID系外行星相机（MEC），一个Z到J波段（800 - 1400 nm）积分场摄谱仪位于斯巴鲁日冕极限自适应光学（SCExAO）后面的斯巴鲁望远镜在Maunakea，利用微波动力学电感探测器（MKID）作为高对比度成像的使能技术。MEC是第一个永久部署的近红外MKID仪器，设计用于作为IFU和SCExAO多kHz反馈回路中的焦平面波前传感器。通过MKID可获得的无噪声、快速时域信息允许直接探测快速散斑波动，该快速散斑波动目前限制了地面上大多数高对比度成像系统的性能，并且将帮助MEC实现其最终目标，即在2 $λ/ D$下达到$10^{-7}$的对比度。在这里，我们概述了MEC的仪器细节，包括硬件，固件，数据简化和分析管道。然后我们讨论MEC当前的空中性能，并以未来的升级和计划结束。
2020-10-23 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
Focal Plane Wavefront Sensing on SUBARU/SCExAO
焦平面波前感测是用于波前感测的优雅解决方案，因为由检测器拍摄的任何源的近焦图像在存在像差的情况下显示失真。非共路像差和低风效应都有能力限制最好的日冕仪与最好的极端自适应光学系统相结合的可实现的对比度。为了校正这些像差，斯巴鲁Coronagraphic Extreme自适应光学仪器拥有许多焦平面波前传感器，使用尽可能靠近科学探测器的探测器。我们提出了其中的七个，并比较他们的实施和效率SCExAO。这项工作对于下一代可能存在类似限制的超大望远镜的波前传感至关重要。
2020-12-22 astro-ph.IM
Subaru/SCExAO First-Light Direct Imaging of a Young Debris Disk around HD 36546
我们提出了$H$波段散射光成像的一个明亮的碎片盘周围的A0星HD 36546从斯巴鲁Coronagraphic极端自适应光学（SCExAO）系统与数据记录的HiCIAO相机使用矢量涡日冕。SCExAO跟踪从$r$ $\sim$ 0.3”到$r$ $\sim$ 1”（34- 114 au）的磁盘。圆盘的取向接近东西方向（PA $\sim$ 75 $^{o}$），倾斜度为$i$ $\sim$ 70- 75 $^{o}$，并具有强烈的前向散射（$g$ $>$ 0.5）。它是一个扩展的盘而不是一个尖锐的环;第二个，扩散的尘埃人口从盘的东侧延伸。虽然HD 36546的内在性质与广泛的年龄范围（$t$ $\sim$ 1- 250 $Myr$）一致，但它的运动学和对同时代恒星的分析表明它的年龄很年轻（3- 10 $Myr$），并且可能与金牛座-御夫座的恒星形成历史有关。SCExAO的行星与恒星的对比度与双子座行星成像仪的对比度相当;对于年龄为10 $Myr$的行星，我们排除了质量与HR 8799 b相当的行星，超出了23 au的预计分离。一个巨大的冰冷的小行星盘或一个看不见的超木星行星在$r$ $>$ 20 au可以解释磁盘的可见性。HD 36546碎片盘可能是迄今为止成像的最年轻的碎片盘，是目前运行的SCExAO极端AO系统中第一个新发现的物体，非常适合2017年SCExAO/CHARIS的光…
2017-01-16 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Visible Photonic Lantern integration, characterization and on-sky testing on Subaru/SCExAO
本文在Subaru/SCExAO上集成并表征了可见光光子灯笼，首次天观测演示表明其通量较单模光纤提升12倍，为高分辨率高通量光谱学铺路。
2024-07-22 astro-ph.IM
On-sky verification of Fast and Furious focal-plane wavefront sensing: Moving forward toward controlling the island effect at Subaru/SCExAO
对系外行星的高对比度成像（HCI）观测可能会受到岛屿效应（IE）的限制。在当前一代的望远镜上，当地面风速低于每秒几米时，IE就成为一个严重的问题。这就是所谓的低风速效应（LWE）。LWE严重地扭曲了点扩散函数（PSF），显著地降低了Strehl比率并且降低了对比度。在这篇文章中，我们的目的是表明，焦平面波前传感（FPWFS）算法，快速和愤怒（F&F），可以用来测量和校正IE/LWE。我们在斯巴鲁望远镜的SCExAO HCI仪器上使用H波段的内部近红外相机部署了该算法。我们使用内部源测试了F&F，并将其部署在天空中，以测试其在完整的端到端系统和大气湍流下的性能。该算法的性能通过基于PSF质量的两个度量来评估：1）Strehl比近似（$SRA$）和2）归一化第一艾里环方差（$VAR$）。峰谷波前误差在0.4 $μ$ m和2 $μ$ m之间的随机LWE相位屏幕全部校正为$SRA$ $>$ 90%和$VAR\lessapprox0.05$。此外，天空结果表明，F&F能够在非常具有挑战性的大气条件下（500 nm处1.3- 1.4“）提高PSF质量。闭环测试表明，F&F能够将$VAR$从0.27提高到0.03，从而显著提高PSF的对称性。同时观察{光学}（$λ= $ 750 nm，$Δλ=$ 50 nm）中的PSF表明，在这些测试期间，我们校正了SCExAO中光学和NIR路径的共同像差。展望…
2020-05-25 astro-ph.EP astro-ph.IM
On-sky speckle nulling demonstration at small angular separation with SCExAO
本文介绍了第一次在天空中的斑点零化，这是在斯巴鲁望远镜的斯巴鲁日冕极限自适应光学（SCExAO）项目的背景下实现的演示。尽管没有高阶高带宽闭环AO系统，但使用SCExAO进行的观测表明，即使在较差到中等的观测条件下，即使在存在更明亮的动态散斑晕的情况下，散斑归零也可以用于抑制静态和慢速散斑，这表明实验室开发的更先进的高对比度成像算法可以应用于地面系统。
2014-05-05 astro-ph.IM
Controlling petals using fringes: discontinuous wavefront sensing through sparse aperture interferometry at Subaru/SCExAO
由望远镜孔径不连续引起的低风速和花瓣效应，即使能得到校正，也很难被常用的主力波前传感器（WFS）校正。波前瓣化破坏了点扩散函数核心的相干性，将其分裂成几个旁瓣，极大地切断了科学吞吐量。我们展示了重新利用非冗余稀疏孔径掩模（SAM）干涉仪到低阶WFSs补充高阶金字塔WFS，在斯巴鲁望远镜的SCExAO实验平台。由7孔掩模形成的SAM远场干涉图用于直接检索花瓣像差，这是几乎不可见的主AO回路。我们实现了一个可见光双波段SAM模式，使用两个不相交的25 nm宽的通道，我们重组，以克服一个λ模糊的条纹跟踪技术。这使得能够以足够的捕获范围控制花瓣，而不会与近红外中的日冕模式冲突。我们目前的天空工程结果表明，该设计能够测量花瓣远远超出了单波长等效设计的范围。
2022-09-07 astro-ph.IM
A Pathfinder for Imaging Extrasolar Earths from the Ground
Subaru Coronagraphic Extreme自适应光学（SCExAO）项目是Subaru望远镜上的一种仪器，它正在推动太阳系外行星地面高对比度成像的可能性。该系统在波前传感和日冕测量方面取得了重大突破，即使对于光学昏暗的恒星，也能产生极高的Strehl比校正和深行星与恒星的对比度。SCExAO与近红外积分场摄谱仪- CHARIS-耦合，产生强大的行星光谱特征。在其第一个完整的运行年，SCExAO已经澄清了$κ$ And，LkCa 15和HD 163296周围的候选同伴的属性，表明前者可能是一个低重力，行星质量的物体，后两个是被错误识别的磁盘信号。SCExAO的行星成像能力在不久的将来将进一步升级;该系统正在成为一种专用行星成像系统的原型，该系统可以直接探测到附近低质量恒星周围的类地行星，如30米望远镜等超大望远镜。
2019-06-05 astro-ph.EP astro-ph.IM
Spectral interferometric wavefront sensing: a solution for petalometry at Subaru/SCExAO
针对望远镜光瞳花瓣效应导致的差分活塞等像差测量难题，提出基于 VAMPIRES 多光谱干涉成像和 7 孔非冗余掩模的花瓣计，以扩大捕获范围并辅助 SCExAO 主 AO 消歧。
2024-09-08 astro-ph.IM
Photonic spectro-interferometry with SCExAO/FIRST at the Subaru Telescope: towards H-alpha imaging of protoplanets
本研究介绍斯巴鲁望远镜的SCExAO/FIRST光子光谱干涉仪的性能、最新天顶观测结果与升级，新增的高分辨率光谱仪为探测年轻吸积系外行星的H-alpha发射线提供了技术支撑。
2023-08-28 astro-ph.IM
FIRST-PL: Commissioning the first visible photonic lantern spectrograph for sub-diffraction-limit astronomy on Subaru/SCExAO
University of Hawai‘i（夏威夷大学）；University of Hawaii at Manoa（夏威夷大学马诺阿分校）；Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan（昴星团望远镜，日本国立天文台）；Observatoire de Paris, Université PSL（巴黎天文台，巴黎文理研究大学）；Steward Observatory, University of Arizona（斯图尔德天文台，亚利桑那大学）；Astrobiology Center（天体生物学中心）；Univ. 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，IPAG）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Sydney Institute for Astronomy, School of Physics, The University of Sydney（悉尼天体物理研究所，悉尼大学物理学院）；Optical Sharpeners（光学锐化器）；California Institute of Technology（加州理工学院）；Sydney Astrophotonic Instrumentation Laboratory, School of Physics, The University of Sydney（悉尼天体光子仪器实验室，悉尼大学物理学院）；Astralis, School of Physics, University of Sydney（Astralis，悉尼大学物理学院）；University of Texas, San Antonio（得克萨斯大学圣安东尼奥分校）
该研究调试了昴星团望远镜/SCExAO上首台可见光子 Lantern 光谱仪FIRST-PL，采用光子 Lantern 实现多模转单模输出，具高注入效率与通量提升，支持三种观测模式，推动了亚衍射极限天文学的光子仪器发展。
2026-08-06 astro-ph.IM
The vector-apodizing phase plate coronagraph: design, current performance, and future development
在过去的十年中，矢量切趾相位板（vAPP）日冕物质抛射已经从概念发展到在天空中的应用，在许多高对比度成像系统的8米级望远镜。vAPP是一种固有宽带的几何相位图案化冠状发光器件，其制造仅通过液晶图案的直写技术实现。vAPP产生两个日冕PSF，其抵消点扩散函数（PSF）的相对侧上的星光并且具有相反的圆偏振状态。效率，即在这些PSF中的光量，取决于从液晶延迟器的半波的延迟偏移。使用不同的液晶配方来调节延迟，不同的vAPP在可见光和热红外（0.55 $μ$ m至5 $μ$ m）中以高效率（$>96\%$）工作。自2015年以来，已有七个vAPP安装在六种不同的仪器中，包括Magellan/MagAO、Magellan/MagAO-X、Subaru/SCExAO和LBT/LMIRcam。使用安装在后两个仪器上的两个积分场摄谱仪，这些vAPP可以提供1 $μ$ m和5 $μ$ m之间的低分辨率光谱（R $\sim$ 30）。我们回顾了所有已委托vAPP的设计过程、开发、调试、空中性能和首次科学结果。我们报告的经验教训，并与未来的发展和应用前景的结论。
2021-11-04 astro-ph.EP astro-ph.IM
Closed-loop focal plane wavefront control with the SCExAO instrument
本文介绍了一个焦平面为基础的波前控制回路的高对比度成像仪器SCExAO（斯巴鲁Coronagraphic极端自适应光学）的实施。该传感器依赖于传统的焦平面图像的傅立叶分析后，在仪器的光瞳中引入非对称掩模。这里，在闭环中使用该绝对传感器来补偿非公共路径误差，该非公共路径误差通常影响依赖于上游自适应光学系统的任何成像系统。该循环在斯巴鲁望远镜的天空中成功运行，并用于补偿高阶波前传感器用作零点的SCExAO可变形镜形状。本文精确的误差范围内，这种波前传感方法可以操作，并探讨了饱和的数据的影响，以及如何可以绕过，在性能的成本。除了这种应用之外，由于其低硬件影响，APF-WFS可以很容易地移植到各种波前传感环境中，用于地面以及星载望远镜，以及可以是连续的、分段的甚至稀疏的望远镜瞳孔。这项技术是强大的，因为它在科学探测器的水平上测量波前。
2016-04-29 astro-ph.IM
High-contrast integral field spectropolarimetry of planet-forming disks with SCExAO/CHARIS
我们描述了一种新的高对比度成像能力，非常适合研究行星形成盘：近红外（NIR）高对比度光谱偏振成像与斯巴鲁Coronagraphic极端自适应光学（SCExAO）系统加上Coronagraphic高角分辨率成像光谱仪（CHARIS）积分场光谱仪（IFS）。极端的自适应光学（AO）系统的出现，如SCExAO，使得能够在年轻的盘中的气体巨星形成的预期位置恢复行星质量的同伴，这些位置与可能指示原行星形成的盘结构（如间隙或螺旋）一起。与SCExAO结合使用时，CHARIS IFS在旋光模式下可以在跨越NIR J、H和K波段（$1.1-2.4$ $μm$、$R\sim20$）的波长和小至0.04”的角间距下对这些系统进行表征。通过将所得图像与前向建模的散射光或3D辐射传输模型进行比较，可以评估任何观察到的特征的可能来源。利用快速优化算法，如差分进化（DE），以确定模型参数，最好地再现的意见，允许合理的磁盘几何形状进行有效地探索。最近增加的CHARIS独特的积分场分光偏振测量模式进一步促进了行星形成盘的研究-帮助确认候选原行星，诊断盘结构和表征尘埃颗粒种群。我们总结了两个年轻的行星形成盘系统的基础上的观测与新的积分场分光偏振模式SCExAO/CHARIS的初步结果。
2021-08-19 astro-ph.EP astro-ph.IM
SCExAO, an instrument with a dual purpose: perform cutting-edge science and develop new technologies
Subaru Coronagraphic Extreme自适应光学（SCExAO）仪器是安装在夏威夷Subaru望远镜上的一种非常模块化的高对比度仪器。SCExAO具有双重目的。它在北半球的位置在一个8米的望远镜，使它成为一个主要的仪器，用于检测和定性的系外行星和恒星环境的大部分天空。此外，SCExAO的独特设计使其成为在实验室中快速测试创新技术和算法并随后将其部署到天空的理想仪器。SCExAO得益于设施自适应光学AO 188的波前校正的第一阶段，并将600-2400 nm光谱分离到可见光和近红外的各种模块，针对大范围的科学案例进行了优化。积分场摄谱仪CHARIS具有J、H或K波段高分辨率模式或宽带低分辨率模式，使SCExAO成为系外行星探测和定性的主要仪器。在这里，我们报告SCExAO仪器的最新发展和科学成果。最近对一些模块进行了升级，如可见光偏振模块VAMPIRES、高性能红外日冕仪、各种波前控制算法以及AO 188的实时控制器。最新增加的是20 k像素的微波动态电感探测器（MKIDS）系外行星相机（MEC），它将允许以前未探索的科学和技术发展。MEC加上新颖的光子计数散斑控制，使SCExAO更接近于为巨型分段镜望远镜（GSMTs）优化的未来高对比度仪器的最终设计。
2018-09-21 astro-ph.IM
Phase-Induced Amplitude Apodization on centrally obscured pupils: design and first laboratory demonstration for the Subaru Telescope pupil
高对比度日冕成像对于具有中心障碍物和厚蜘蛛叶片的望远镜来说是具有挑战性的，例如斯巴鲁望远镜。在本文中，我们提出了第一个实验室演示的高效率PIAA型coronagastrophic在这样的瞳孔，使用coronagraphic光学，这将是斯巴鲁Coronagraphic极端AO（SCExAO）系统的一部分，目前正在组装。无损光瞳变迹由一组非球面PIAA透镜执行，该非球面PIAA透镜专门设计用于去除光瞳的中心障碍物，并与蜘蛛去除板（SRP）相结合，该蜘蛛去除板（SRP）通过利用倾斜的平面平行板平移光瞳的四个部分来去除蜘蛛叶片。一个“逆PIAA”系统，位于日冕焦平面掩模后，用于消除离轴像差，并提供一个宽视场。我们的研究结果验证了SCExAO系统采用的概念，并表明斯巴鲁望远镜的光瞳可以适当地变迹为高对比度的日冕成像接近$\approx$ 1 $λ/D$的灵敏度没有损失。我们还验证了系统中的离轴像差与理论相一致，并且逆PIAA系统恢复了广泛的可用于系外行星探测和盘成像的视场。
2009-09-17 astro-ph.IM
An H-band Vector Vortex Coronagraph for the Subaru Coronagraphic Extreme-Adaptive Optics System
矢量涡旋是最近在8米斯巴鲁望远镜上委托的斯巴鲁日冕极限-自适应光学（SCExAO）平台的日冕成像模式。这种多用途高对比度可见光和近红外（R至K波段）仪器不仅打算作为北半球的甚大望远镜级“行星成像仪”，而且还打算作为ELTS时代之前的技术演示试验台，特别强调小内工作角日冕照相能力。小IWA成像的优先考虑导致早期的设计选择，包括焦平面相位掩模日冕仪。在这方面，测试H波段矢量涡旋液晶聚合物波片提供给SCExAO，允许一对一的比较不同的小IWA技术在同一望远镜仪器，然后再考虑进一步的步骤。在这里，我们详细介绍了矢量涡旋日冕仪的概况，从它在SCExAO光学工作台上的安装和性能，到2016年底/2017年初极端AO状态下的天空结果。为此，我们还提供了一些最近的天空成像的例子，特别是高对比度的ADI检测的行星质量的同伴κ仙女座b，信噪比超过100达到在不到10 mn的曝光时间。
2017-12-06 astro-ph.IM physics.ins-det
AO3000 at Subaru: Combining for the first time a NIR WFS using First Light's C-RED ONE and ALPAO's 64x64 DM
经过16年的天空运行，斯巴鲁望远镜的设施自适应光学AO 188正在得到几个重大升级，成为极端的AO AO 3000（3000致动器在瞳孔相比，188以前）。AO 3000将为从可见光到中红外的几种仪器提供高斯特列尔图像，特别是红外相机和光谱仪（IRCS）和斯巴鲁Coronagraphic Extreme自适应光学（SCExAO）。在此次升级中，原有的188单元可变形反射镜（DM）将被ALPAO的$64\times64$ DM取代。可见波前传感器也将在稍后升级，但与此同时，我们正在添加一个近红外波前传感器（NIR WFS），使用双屋脊棱镜金字塔模式或焦平面WFS模式。这款新的波前传感器将首次使用First Light的C-RED ONE相机，允许在高达1.6 kHz的频率下完全控制$64\times64$ DM。挑战之一是使用非破坏性读取和具有调制金字塔的滚动快门。这一升级对SCExAO来说尤其令人兴奋，因为极端AO循环将更多地专注于创建高对比度暗区，而不是校正大的大气残差。这将是第一次在同一台望远镜上组合两个极端AO环路。最后，AO 3000 +SCExAO+IRCS将成为30米望远镜行星系统成像仪（TMT-PSI）的完美演示器。我们将在这里介绍AO 3000的设计、集成和测试，并展示第一批空中测试结果。
2022-09-26 astro-ph.IM
High Contrast and High Angular Imaging at Subaru Telescope
斯巴鲁望远镜的自适应光学项目涵盖了广泛的能力领域，从在20弧分FOV范围内提供部分校正的地面层自适应光学（GLAO）到用于系外行星成像的极端自适应光学（ExAO）。在本文中，我们描述了斯巴鲁极端自适应光学自适应光学（SCExAO）系统及其仪器模块提供的当前和即将到来的窄视场能力，以及即将到来的3000执行器升级的Nasmyth AO系统。
2022-08-03 astro-ph.IM
CHARIS Science: Performance Simulations for the Subaru Telescope's Third-Generation of Exoplanet Imaging Instrumentation
我们描述了预期的科学能力的CHARIS，高对比度积分场摄谱仪（IFS）目前正在建设的斯巴鲁望远镜。CHARIS是新一代仪器的一部分，由极端自适应光学（AO）系统（包括斯巴鲁的SCExAO）实现，由于它们能够使用光谱信息将行星与恒星点扩散函数（PSF）中的准静态斑点区分开来，因此有望在小角度分离时大大提高对比度。CHARIS在概念上类似于双子座南望远镜和甚大望远镜上的GPI和SPHERE，但其独特之处在于它能够以低分辨率模式同时覆盖整个近红外$J$、$H$和$K$波段。这种非常宽的波长覆盖范围将使光谱差分成像能够达到几个$λ/D$的角度间隔，对应于$\sim$ $0.\!\!''1$。SCExAO还将以类似的间距提供接近$10^{-5}$的对比度，$\sim$ $0.\!\!''1$ -- $0.\!\!''2$。CHARIS调查的发现率将取决于大约10 AU的系外行星分布函数。如果径向速度测量发现的行星分布不变地扩展到$\sim$ 20天文单位，那么用现有的高对比度仪器对$\sim$ 200颗主要是年轻的邻近恒星进行观测，可能会发现$\sim$ 1- 3颗行星。仔细优化目标样品可以将该产率提高几倍，而在几个AU处的频率上升也可以增加检测的数量。CHARIS拥有更高的光谱分辨率模式$R \sim 75$，也将成为表征行星和像HR 8799 cde和$κ$ And b这样的褐矮星的最佳…
2014-09-25 astro-ph.EP astro-ph.IM
Addressing the low-wind effect with the Lyot-based low-order wavefront sensor on SCExAO
National Astronomical Observatory of Japan, Subaru Telescope（日本国立天文台，昴星团望远镜）；Astrobiology Center（天体生物学中心）；Space Science and Engineering Initiative, College of Engineering, University of Hawai‘i（夏威夷大学工程学院空间科学与工程倡议）；Institute for Astronomy, University of Hawaii（夏威夷大学天文学研究所）；Optical Sharpeners（光学锐化器）；University of Victoria（维多利亚大学）；Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI)（韩国天文学与空间科学研究所）；Steward Observatory, University of Arizona（亚利桑那大学斯图尔德天文台）；College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学光学科学学院）
本研究针对SCExAO现有LWE校正技术与日冕仪模式不兼容的问题，采用基于Lyot的LLOWFS，通过机器学习实现LWE差分活塞像差的在轨校正，提升SCExAO高对比度成像性能，助力小角距成熟系外行星探测。
2026-09-02 astro-ph.IM
The Subaru Coronagraphic Extreme AO project
高对比度日冕成像对于像斯巴鲁望远镜这样的具有中心遮蔽和厚蜘蛛叶片的望远镜来说是一项具有挑战性的任务。我们的团队目前正在组装一个极端的AO工作台，作为新委托的冠状成像仪HiCIAO的升级设计，解决这些困难。所谓的SCExAO系统结合了高性能的PIAA日冕仪和基于MEMS的波前控制系统，将用于斯巴鲁AO188系统的补充。我们提出并证明了两个关键的光学组件，抑制蜘蛛叶片，中心遮蔽和切趾的高对比度的冠状照相的光束，同时保持吞吐量和角分辨率的良好性能。
2009-05-01 astro-ph.IM
Caractérisation et intégration de composants d'optique intégrée sur l'interféromètre fibré FIRST au télescope Subaru pour l'étude des protoplanètes en accrétion
本研究针对吸积原行星观测需求，开发集成光学版本的单望远镜光纤干涉仪FIRSTv2，验证其高角分辨率成像能力，可探测0.7 λ/B间距、对比度0.5的原行星伴星，并完成斯巴鲁望远镜SCExAO台站的首次光集成。
2023-10-03 astro-ph.EP astro-ph.IM
SCExAO, a testbed for developing high-contrast imaging technologies for ELTs
为了直接探测系外行星和原行星盘，发展高精度波前传感和控制（WFS&C）技术是必不可少的，特别是对于地基极大望远镜（ELT）。Subaru Coronagraphic Extreme自适应光学（SCExAO）仪器是一个高对比度成像平台，用于发现和表征系外行星和原行星盘。它还可以作为一个测试平台，在8米级望远镜上使用最新的硬件和软件技术，验证和部署ELT高对比度成像方法的新概念或算法。SCExAO是一种多波段仪器，使用600至2500 nm的光，并在AO188设施提供的低阶校正下游提供高斯特列尔比（H波段中位视宁度>80%）。科学观测是用日冕仪、积分场摄谱仪或单孔径干涉仪进行的。SCExAO项目不断向社区提供开发和升级服务。SCExAO等现有运行测试平台也是测试和部署未来ELT新技术的独特机会。我们提出并展示了SCExAO功能（实时预测AO控制，焦平面WFS&C等）的现场演示，作为远程协作者测试和部署新的WFS&C概念或算法的主机测试平台。我们还介绍了几种正在开发或已经在天空中演示的高对比度成像技术。
2021-09-29 astro-ph.IM
Scientific Design of a High Contrast Integral Field Spectrograph for the Subaru Telescope
配备了自适应光学（AO）系统和专业科学相机的地面望远镜现在能够直接探测太阳系外行星。我们提出了预期的科学能力的CHARIS，日冕高角分辨率成像光谱仪，这是正在建造的斯巴鲁8.2米望远镜的日本国家天文台。CHARIS将在斯巴鲁的新极端自适应光学系统、SCExAO和现有的188致动器系统AO188之后实施。CHARIS将在0.9至2.4微米的近红外波长（y、J、H和K波段）上提供三种观测模式，包括覆盖整个波长范围的低光谱分辨率模式和单一波段内的高分辨率模式。有了这些能力，CHARIS将为发现巨型系外行星提供卓越的灵敏度，并将能够详细描述其大气层。CHARIS是北半球唯一计划在8米级望远镜上安装的高对比度积分场摄谱仪，将补充Palomar的Project 1640和智利的GPI和SPHERE等类似仪器。
2012-08-03 astro-ph.EP astro-ph.IM
Full characterization of the instrumental polarization effects of the spectropolarimetric mode of SCExAO-CHARIS
斯巴鲁望远镜的SCExAO是一种可见光和近红外高对比度成像仪器，采用极端自适应光学和日冕照相术。该仪器将近红外线（JHK）馈送到积分场摄谱仪CHARIS。CHARIS的分光偏振能力由Wollaston棱镜实现，在高对比度成像仪中是独一无二的。我们提出了一个详细的Mueller矩阵模型，描述仪器的偏振效应的完整的光路，从而望远镜和仪器。从内部光源的测量中，我们发现图像去旋器（K镜）产生强烈的波长相关串扰，在最坏的情况下，将约95%的入射线偏振转换为无法测量的圆偏振光。对非偏振恒星的观测表明，望远镜的仪器偏振的大小随波长在0.5%到1%之间变化，其角度正好等于望远镜的高度角。利用望远镜的折叠镜、半波片和消旋器的物理模型，我们同时拟合了22个波长箱中的仪器偏振效应。在整个波长范围内，我们的模型目前达到了0.08%和0.24%之间的线性偏振度的总偏振精度。我们提出了额外的校准测量，以提高极化精度<0.1%，并计划将完整的Mueller矩阵模型集成到现有的CHARIS后处理管道。我们的校准CHARIS的光谱偏振模式将使独特的定量偏振研究的拱星盘和行星和褐矮星的同伴。
2021-08-10 astro-ph.EP astro-ph.IM
Calibration of the instrumental polarization effects of SCExAO-CHARIS' spectropolarimetric mode
斯巴鲁望远镜的SCExAO是一种可见光和近红外高对比度成像仪器，采用极端自适应光学和日冕照相术。该仪器将近红外线（JHK）馈送到积分场摄谱仪CHARIS。最近，一个沃拉斯顿棱镜被添加到CHARIS的光路，使CHARIS的分光偏振能力，是独一无二的高对比度成像仪器。我们提出了一个详细的Mueller矩阵模型，描述仪器的偏振效应的完整的光路，从而望远镜和仪器。CHARIS的22个波长箱为详细研究仪器偏振效应的波长依赖性提供了一个独特的机会。从内部光源的测量中，我们发现图像反旋器（K镜）产生强烈的波长相关串扰，在最坏的情况下，将约95%的入射线偏振转换为无法测量的圆偏振光。理论计算表明，望远镜的仪器偏振的大小随波长的变化在大约0.5%和0.7%之间，并且它的角度正好等于望远镜的高度角。我们计划通过对偏振标准星的观测来更准确地确定望远镜的仪器偏振，并将更全面的物理模型与所有实验数据相拟合。此外，我们计划将完整的Mueller矩阵模型集成到现有的CHARIS后处理管道中，目的是在线性偏振度方面实现<0.1%的偏振测量精度。我们的校准CHARIS的光谱偏振模式将使独特的定量偏振研究的拱星盘和行星和褐矮星的同伴。
2020-12-01 astro-ph.EP astro-ph.IM
AO3k at Subaru: First on-sky results of the facility extreme-AO
Subaru望远镜的AO3k通过升级3224致动器变形镜、GPU实时计算机及多波段波前传感器，实现极限自适应光学校正，首次在轨结果验证了其作为未来ELT自适应光学技术演示者的潜力。
2024-07-27 astro-ph.IM
SCExAO/CHARIS Near-IR High-Contrast Imaging and Integral Field Spectroscopy of the HIP 79977 Debris Disk
我们提出了新的，近红外（1.1- 2.4 $μm$）高对比度成像的明亮的碎片磁盘周围HIP 79977与斯巴鲁Coronagraphic极端自适应光学系统（SCExAO）加上CHARIS积分场摄谱仪。SCExAO/CHARIS将磁盘解析到更小的角间距（0.11”; $r \sim 14$ au），并且比以前在相同波长下实现的更高的显著性。该盘在$H$波段表现出轻微的东西亮度不对称，需要确认。几何模型表明，在北偏东的位置角$\sim$ 114.6 $^{o}$处观察到一个几乎是边缘的圆盘。该盘是最适合的散射光模型，假设强前向散射颗粒（$g$ $\sim$ 0.5- 0.65）局限于一个环面，峰值密度在$r_{0}$ $\sim$ 53- 75 au。我们发现，较浅的外密度幂律为$α_{out}=$-1 - 3，耀斑指数为$β= 1$。其他磁盘参数（例如~内密度幂律和垂直尺度高度）受到更差的约束。该盘有一个轻微的蓝色的内在颜色和它的轮廓是广泛的出生环模型适用于其他碎片盘的预测一致。虽然HIP 79977的星盘似乎比大多数围绕着500万至3000万岁恒星的星盘具有更强的前向散射，但这种差异可能是由于观测偏差，倾向于倾斜星盘的前向散射模型，而不是像HR 4796 A那样表面上中性散射的星盘。更深，更高的信噪比SCExAO/CHARIS数据可以更好地约束磁盘的尘埃成分。
2018-10-22 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
SCExAO/MEC and CHARIS Discovery of a Low Mass, 6 AU-Separation Companion to HIP 109427 using Stochastic Speckle Discrimination and High-Contrast Spectroscopy
我们报告了附近加速A星HIP 109427的低质量伴星的直接成像发现，与斯巴鲁Coronagraphic极端自适应光学（SCExAO）仪器，加上MKID系外行星相机（MEC）和CHARIS积分场摄谱仪。CHARIS数据与参考星PSF相减得到1.1-2.4 $μ$ m光谱。MEC揭示了同伴在$Y$和$J$波段在一个可比的信号噪声比使用随机散斑歧视，没有PSF减法技术。结合来自Keck/NIRC 2的补充后续$L_{\rm p}$测光，SCExAO数据分别支持M4-M5.5、3000-3200 $K$和$\log_{10}(L/L_{\rm \odot}) = -2.28^{+0.04}_{-0.04}$的光谱类型、有效温度和光度。来自SCExAO/CHARIS和Keck/NIRC 2的HIP 109427 B的相对天体测量，以及补充的盖亚-依巴谷绝对天体测量，支持$6.55^{+3.0}_{-0.48}$ au的半长轴，$0.54^{+0.28}_{-0.15}$的偏心率，$66.7^{+8.5}_{-14}$度的倾角和$0.280^{+0.18}_{-0.059}$ $M_{\odot}$的动力学质量。这项工作显示了极端AO系统的潜力，利用散斑统计除了广泛使用的后处理方法，直接成像附近的恒星附近的望远镜衍射极限的微弱同伴。
2021-07-12 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Updating the SCExAO/CHARIS polarimetric calibration following the Nasmyth beam-switcher upgrade
University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Steward Observatory, University of Arizona（亚利桑那大学斯图尔德天文台）；National Astronomical Observatory of Japan, Subaru Telescope（日本国立天文台 昴星团望远镜）；Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI)（韩国天文学与空间科学研究所）；Department of Physics and Astronomy, University of Notre Dame（圣母大学物理与天文系）；Department of Physics and Astronomy, University of Texas at San Antonio（德克萨斯大学圣安东尼奥分校物理与天文系）；Optical Sharpeners；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；NASA Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）；College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学光学科学学院）；Astrobiology Center（天体生物学中心）；Space Science and Engineering Initiative, College of Engineering, University of Hawaii（夏威夷大学工程学院太空科学与工程倡议项目）；Institute for Astronomy, University of Hawaii（夏威夷大学天文学研究所）；Center for Space Sciences and Technology, University of Maryland, Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩郡太空科学与技术中心）；Astrophysics Science Division, NASA-GSFC（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心天体物理学科学部）；Center for Research and Exploration in Space Science and Technology, NASA-GSFC（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心太空科学与技术研究与探索中心）
研究在Subaru/SCExAO/CHARIS的Nasmyth光束切换器升级后更新偏振校准，提出考虑升级部件的模型，对比新旧模型精度，分析各部件偏振效应，给出校准代码，可提高偏振精度并便于未来重新校准。
2026-08-12 astro-ph.IM
Visible-Light High-Contrast Imaging and Polarimetry with SCExAO/VAMPIRES
本文介绍了集成于Subaru望远镜SCExAO的VAMPIRES可见光高对比度成像偏振计的重大升级，通过引入qCMOS探测器、日冕仪等新组件显著提升了观测性能，并展示了其在星周盘、亚恒星伴及太阳系天体研究中的强大能力。
2024-10-16 astro-ph.IM
Laboratory and On-Sky Validation of the Shaped Pupil Coronagraph's Sensitivity to Low-Order Aberrations With Active Wavefront Control
我们提出了早期的实验室模拟和广泛的天空测试验证的形状瞳孔日冕（SPC）背后的斯巴鲁Coronagaphic极端自适应光学（SCExAO）系统的极端AO校正光束的性能。在使用SCExAO内部光源/波前误差模拟器的测试中，SPC的归一化强度分布比Lyot日冕仪的退化更慢，因为低阶像差从极高值（S.R. $\sim$ 0.93--0.99）与目前地面极端AO系统（S.R. $\sim$ 0.74--0.93），然后将值略微降低至S.R.。$\sim$ 0.57。用SPC和其他日冕仪为棕矮星/行星宿主恒星HD 1160和HR 8799拍摄的天空SCExAO数据为SPC对低阶像差的鲁棒性提供了进一步的证据。从80%到70%的H波段Strehl比率，Lyot日冕仪的性能与SPC的性能相比，在天空中的退化速度可能比我们内部源模拟中看到的还要快。Lyot的5- $σ$对比度也比SPC下降得更快（2倍）。我们使用的SPC仅被设计为技术演示器，其对比度地板，吞吐量和外部工作角度与SCExAO当前的AO性能不匹配，并且对于HR 8799行星的成像调整不佳。然而，我们使用宽带模式下的SPC使用SCExAO/CHARIS探测HR 8799 cde，其中行星e的S/N在使用涡旋日冕仪获得的S/N的30%以内。成形瞳孔日冕仪是一种很有前途的设计，被证明在存在低阶像差的情况下是稳健的，可能非常适合未来的地面和天基…
2018-01-29 astro-ph.EP astro-ph.IM
An innovative integral field unit upgrade with 3D-printed micro-lenses for the RHEA at Subaru
在目前正在建设的超大望远镜（ELT）的新时代，具有挑战性的要求推动摄谱仪设计朝着有效利用设施光收集能力的技术发展。与传统的高分辨率功率摄谱仪相比，在接近衍射极限的单模（SM）状态下工作，减少了仪器的占地面积。斯巴鲁的可复制高分辨率系外行星和星震光谱仪的定制注入光纤系统顶部带有3D打印微透镜，结合SCExAO的极端自适应光学，证明了其在实验室环境中的高效率，表现出高达理论预测性能的77%。
2021-01-24 astro-ph.IM
Patterned liquid-crystal optics for broadband coronagraphy and wavefront sensing
用于液晶图案的直接写入技术允许制造固有宽带的极端几何相位图案化冠状图，例如矢量切趾相位板（vAPP）。我们目前的天空数据的双光栅vAPP操作从2-5 $μm$与360度黑洞和减少泄漏项$\sim 10^{-4}$。我们报告了一种新的液晶设计，用于SCExAO的光栅vAPP，其工作范围为1-2.5 $μm$。此外，我们提出了波长选择性vAPP，其在特定波长范围内工作，并在其他波长下传输未变迹的光。最后，我们提出的几何相位图案的先进实现的WFS（如泽尔尼克型），使只有通过这种液晶技术。
2017-09-28 astro-ph.IM physics.ins-det
Conceptual Design of the Coronagraphic High Angular Resolution Imaging Spectrograph (CHARIS) for the Subaru Telescope
高对比度成像技术的最新发展现在使得对附近恒星周围的行星进行成像和光谱分析成为可能。我们提出了概念设计的日冕高角分辨率成像光谱仪（CHARIS），一个基于小透镜，低温积分场光谱仪（IFS）的斯巴鲁望远镜成像系外行星。IFS将在1.75 arcsecs x 1.75 arcsecs视场（FOV）内提供140 x140空间元素的光谱信息。CHARIS将在近红外（λ = 0.9 - 2.5微米）下工作，并在三种不同的观测模式下提供R = 14、33和65的光谱分辨率。利用斯巴鲁望远镜上的自适应光学系统和先进的日冕仪（AO 188和SCExAO），CHARIS将提供足够的对比度，以获得年轻的自发光太阳质量系外行星的光谱。CHARIS正处于早期设计阶段，预计将于2015年底首次亮相。我们在这里报告目前的概念设计的CHARIS和设计的挑战。
2012-08-15 astro-ph.IM
The Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics system: enabling high-contrast imaging on solar-system scales
斯巴鲁Coronagraphic Extreme自适应光学（SCExAO）仪器是一种多用途高对比度成像平台，旨在发现和详细表征系外行星系统，并作为ELT高对比度成像技术的测试平台。它是一个多波段仪器，利用600至2500纳米的光，可以直接对恒星宿主内部3 λ/D的系外行星进行日冕照相成像。波前传感和控制是SCExAO操作的关键。由Subaru的设施自适应光学系统提供低阶模式的部分校正，最终校正包括高阶模式，通过可见金字塔波前传感器和2000元件可变形反射镜的组合在下游实现。然后可以将良好校正的NIR（y-K波段）波前注入任何可用的日冕仪中，包括但不限于相位诱导振幅变迹和矢量涡旋日冕仪，这两者都提供低至1 λ/D的内部工作角。非共光路，低阶像差感测与日冕低阶波前传感器在红外（IR）。低噪声、高帧率的近红外探测器可实现主动散斑消除和相干差分成像，而HiCIAO成像仪和/或CHARIS积分场摄谱仪（2016年中期开始）中的HAWAII 2 RG探测器可进行更深的曝光和/或执行角度、光谱和偏振差分成像。可见光科学由两个干涉测量模块提供：VAMPIRES和FIRST，它们分别具有偏振和光谱测量能力，能够在可见光区域进行亚衍射极限成像。我们详细描述了仪器，并提出了初步的结果在天空和实验室。
2015-06-30 astro-ph.IM
The Optical Design of CHARIS: An Exoplanet IFS for the Subaru Telescope
高对比度成像技术现在使得对附近恒星周围的行星进行成像和光谱分析成为可能。我们提出的光学设计的日冕高角分辨率成像光谱仪（CHARIS），一个基于小透镜，低温积分场光谱仪（IFS）的斯巴鲁望远镜成像系外行星。IFS将在2.07 arcsec x 2.07 arcsec视场（FOV）内提供138 x138空间元素的光谱信息。CHARIS将在近红外（λ = 1.15 - 2.5微米）下工作，并将具有R = 18（低分辨率模式）和R = 73（高分辨率模式）两种光谱分辨率模式。利用斯巴鲁望远镜的自适应光学系统和日冕仪（AO 188和SCExAO），CHARIS将提供足够的对比度，以获得年轻的自发光太阳质量系外行星的光谱。CHARIS将于2013年10月进行CDR，预计将于2015年底首次亮相。我们在这里报告的CHARIS目前的光学设计和其独特的创新。
2013-09-13 astro-ph.IM
Single-aperture spectro-interferometry in the visible at the Subaru telescope with FIRST: First on-sky demonstration on Keho'oea (α Lyrae) and Hokulei (α Aurigae)
FIRST光谱干涉仪在Subaru望远镜实现首次在轨演示，通过瞳孔重映射技术结合孔径掩膜与单模光纤，在可见光波段对点源Keho'oea和双星Hokulei实现了高精度闭合相位测量，为未来极大望远镜干涉仪器奠定基础。
2023-07-19 astro-ph.IM
First light of the FIRST visible fibered interferometer upgrade at the Subaru telescope
FIRSTv 2（单望远镜光纤成像仪第二版）是后AO光谱干涉仪（FIRST）的升级版，可在低于单望远镜衍射极限的空间尺度上实现高对比度成像和光谱学。FIRST目前作为Subaru Extreme AO（SCExAO）平台的一个模块安装在Subaru望远镜上，并定期使用。它通过稀疏孔径掩模、单模光纤空间滤波和可见光（600- 900 nm）交叉色散的独特组合实现了灵敏度和准确度。正在进行的升级旨在使用光子芯片光束组合器，允许独立地测量每个基线的复杂可见性。采用集成光学技术将提高系统的稳定性和灵敏度，从而提高系统的动态范围。在可见光波长范围内工作的集成光学芯片具有挑战性（在吞吐量和偏振方面）。几个光子芯片正在我们的实验室进行表征，我们已经在斯巴鲁望远镜的FIRSTv 2仪器中安装了第一个原型芯片。因此，我将报告用这种装置首次在可见光下获得的天空结果。这是FIRSTv 2全面升级的第一步，最终将提供独特的能力，通过结合可见光的高角分辨率和光谱分辨率来探测和表征系外行星等密切的同伴。
2022-09-23 astro-ph.IM
AO3k + SCExAO: on-sky wavefront quality and demonstration of novel WFS techniques with the double XAO system
Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan, National Institutes of Natural Sciences (NINS)（国立天文台）；Astrobiology Center of NINS（国立自然科学研究院天体生物学中心）；Korea Astronomy and Space Science Institute（韩国天文与空间科学研究院）；Optical Sharpeners（光学锐化公司）；Steward Observatory, University of Arizona（亚利桑那大学斯图尔德天文台）；College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学光学科学学院）；Space Science and Engineering Initiative, College of Engineering, University of Hawai‘i（夏威夷大学工程学院太空科学与工程计划）；Institute for Astronomy, University of Hawaii（夏威夷大学天文学研究所）
本文介绍双XAO系统AO3k+SCExAO的在轨高对比度性能，演示新型波前控制技术，该系统由AO3k馈送，可支持系外行星等观测及相关技术研发。
2026-09-01 astro-ph.IM
Characterizing Vibrations at the Subaru Telescope for the Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics instrument
振动是地基仪器中图像退化的主要来源，特别是对于高对比度成像仪器。振动降低了自适应光学系统提供的校正质量，模糊了科学图像，降低了大多数科学模块的灵敏度。我们研究了振动使用斯巴鲁Coronagraphic极端自适应光学（SCExAO）仪器在斯巴鲁望远镜，因为它是最振动敏感的系统安装在望远镜上。我们观察到所有目标的振动，通常在低频率，低于10赫兹。使用望远镜上的加速度计，我们证实这些振动是由望远镜本身引入的，而不是仪器。经确定，它们与望远镜驱动系统编码器的俯仰角有关，包括高度和方位角，频率与望远镜的旋转速度成比例地变化。另一个强烈的振动被发现在望远镜的高度轴，在过境的目标，当高度旋转速度低于0.12 arcsec/s的时间。这些振动被望远镜的10赫兹控制回路放大，特别是在4到6赫兹之间的区域。在这项工作中，我们证明了一个准确的表征的频率的望远镜振动只使用坐标-赤经和赤经-的目标，并提供了一种手段，我们可以预测他们的任何望远镜指向。这将是一个强大的工具，可以使用更先进的波前控制算法，特别是预测控制，使用有关干扰的信息来计算最佳校正。
2018-09-21 astro-ph.IM
Speckle Control with a remapped-pupil PIAA-coronagraph
PIAA是一种现已得到充分证明的高对比度技术，其在恢复瞳孔以恢复经典成像能力之前，使用瞳孔的中间重映射进行高对比度冠状照相术（变迹）。本文介绍了第一次演示完整的散斑控制回路与这样的PIAA日冕。我们表明存在一套完整的重新映射光学（所谓的PIAA和匹配逆PIAA）是透明的波前控制算法。因此，可以采用简单的基于焦平面的波前控制算法，而不需要对重映射效应进行建模。使用斯巴鲁Coronagraphic极端AO（SCExAO）仪器斯巴鲁望远镜，我们表明，一个完整的PIAA-coronagraphic是兼容的一个简单的实现的散斑置零技术，并证明PIAA的好处，在小角度分离的高对比度成像。
2012-06-14 astro-ph.IM
On-sky demonstration of low-order wavefront sensing and control with focal plane phase mask coronagraphs
通过大气光谱来表征系外行星的能力需要直接成像技术来将行星信号从明亮的恒星眩光中分离出来。直接探测系外行星的局限性之一，无论是地面还是空间日冕仪，都是指向误差和其他低阶波前像差。因此，衍射极限处的日冕照相检测灵敏度取决于焦平面掩模上游的低阶像差被校正得有多好。为了防止星光泄漏的相位掩模日冕仪的内部工作角，我们已经引入了一个基于Lyot低阶波前传感器（LLOWFS），使用拒绝星光在Lyot平面衍射感测像差。在本文中，我们提出的实施，测试和结果的LLOWFS的斯巴鲁日冕极端自适应光学系统（SCExAO）在斯巴鲁望远镜。我们用积分控制律控制了H波段矢量涡旋日冕的35个Zernike模和天空中的10个Zernike模。我们证明了一个闭环指向残差为0.02 mas在实验室和0.15 mas的天空中的数据采样使用最小的2秒曝光时间的科学相机。我们还将LLOWFS集成到SCExAO的可见光高阶控制回路中，在闭环运行中验证了红外科学通道和可见光波前传感通道之间的非共路指向误差的校正，指向残差为0.23 mas。
2015-06-20 astro-ph.IM
Lyot-based Low Order Wavefront Sensor: Implementation on the Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics System and its Laboratory Performance
高通量、低内工作角（IWA）相位掩模日冕仪对于直接成像和表征（通过光谱学）类地行星至关重要。然而，低IWA日冕仪的性能受到残余指向误差和其他低阶模式的限制。校正和校准日冕仪上游波前像差的程度驱动日冕仪性能。解决这一问题对于防止日冕泄漏至关重要，因此我们开发了一种基于Lyot的低阶波前传感器（LLOWFS）来控制日冕中的波前像差。LLOWFS使用下游光瞳平面中的反射Lyot光阑来监测被日冕掩模拒绝的星光。LLOWFS的早期实施在LESIA，巴黎天文台证明了一个开环测量精度为0.01 λ/D的638 nm的倾斜时，与四象限相位掩模（MAPM）在实验室中使用。为了进一步证明我们的概念，我们在斯巴鲁望远镜的斯巴鲁日冕仪极端AO（SCExAO）系统上安装了反射Lyot光阑，并修改了系统以支持小型IWA相位掩模日冕仪（< 1 λ/D）在天空中，例如，八分相位掩模，八分相位掩模，矢量涡旋日冕仪和相位诱导振幅切趾复相位掩模日冕仪，其目标是获得毫弧，二是精准度。实验室测量结果表明，矢量涡旋日冕仪在1.55 μ m处具有倾转、倾斜、聚焦、斜向和右向像散。我们最初的天空结果表明，在1.6微米的倾斜，倾斜和焦点像差与矢量涡日冕的闭环精度< 7 × 10-3 λ/D。
2014-06-17 astro-ph.IM
Fully broadband vAPP coronagraphs enabling polarimetric high contrast imaging
我们提出了完全消色差矢量切趾相位板（vAPP）日冕仪的设计，实现低偏振泄漏解决方案和消色差分束，使宽带滤波器的观测。vAPP是光瞳平面光学器件，通过固有的消色差几何相位来诱导相位。我们讨论了宽带vAPP的各种实现方式，并对宽带vAPP电晕放电的所有组件设置了要求，以确保泄漏项不会限制1 E-5的原始对比度。此外，我们还讨论了基于液晶或石英/MgF 2组合的超消色差量子阱，以及几种偏振器的选择。由于（宽带）vAPP日冕仪的实现完全基于偏振技术，它可以很容易地扩展到提供偏振测量，通过在日冕仪光学系统之前添加另一个QWP，这进一步增强了恒星和偏振伴星之间的对比度。我们概述了几个偏振vAPP系统的设计，可以很容易地实现在现有的仪器，如SPHERE和SCExAO。
2018-11-24 astro-ph.IM
SCExAO and GPI $YJH$ Band Photometry and Integral Field Spectroscopy of the Young Brown Dwarf Companion to HD 1160
利用Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics仪器和Gemini Planet Imager对在Gemini NICI Planet Finding Campaign中发现的一颗年轻的亚恒星伴星HD 1160 B进行了高信噪比、高精度的$YJH$测光和$Y$波段（\gpiwave ~ $μ$ m）光谱测量。HD 1160 B具有典型的中M类矮星红外颜色和M5.5 $^{+1.0}_{-0.5}$光谱类型，其中我们的$Y$带光谱的蓝色边缘排除了早期的光谱类型。大气模拟表明HD 1160 B的有效温度为3000- 3100 $K$，表面重力为log $g$ = 4- 4.5，半径为~ \bestfitradius ~ $R_{\rm J}$，光度为log $L$ / $L_{\odot} = -2.76 \pm 0.05$。无论是主恒星的赫兹斯普林-罗素图位置还是HD 1160 B的大气模型都没有显示亚太阳金属丰度的证据。对HD 1160 B的解释取决于使用哪些恒星系统成分来估计年龄。综合考虑HD 1160 A、B和C，我们得出的年龄为80- 1.25亿年，这意味着HD 1160 B跨越了氢燃烧极限（70- 90 $M_{\rm J}$）。如果我们只考虑HD 1160 A，它的年龄可能更小（20- 1.25亿年），质量可能是35- 90 $…
2016-10-18 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
The future looks dark: improving high contrast imaging with hyper-parameter optimization for data-driven predictive wavefront control
本研究针对极端自适应光学系统的时间误差导致系外行星直接成像灵敏度受限的问题，探索经验正交函数预测波前控制的最优超参数空间，验证其大气稳定性，为现有及极大望远镜的高对比度成像优化提供方案。
2024-07-15 astro-ph.EP astro-ph.IM
Real-time control and data standardization on various telescopes and benches
本文探讨基于共享内存的实时控制（RTC）在自适应光学系统中的标准化，以CACAO软件包为例，展示SEAL实验平台的RTC升级，为Shane-AO和Keck II AO的开发奠定基础。
2024-09-19 astro-ph.IM
Spectroscopy using a visible photonic lantern at the Subaru telescope: Laboratory characterization and first on-sky demonstration on Ikiiki (α Leo) and `Aua (α Ori)
本研究首次在Subaru望远镜利用SCExAO和FIRST光谱仪对可见光光子灯笼进行在轨测试，证明其在大气扰动下对紧凑天体的耦合效率与光谱重建能力优于单模光纤。
2024-11-14 astro-ph.IM
Nonlinear wavefront reconstruction from a pyramid sensor using neural networks
针对金字塔波前传感器固有的非线性导致线性重建器在大波前误差下性能下降的问题，提出用神经网络替代矩阵向量乘法控制，经SCExAO系统数据验证，神经网络在多调制半径和类大气波前场景下重建精度均优于线性重建器，有望提升自适应光学性能。
2023-11-05 astro-ph.IM
High contrast imaging wavefront sensor referencing from coronagraphic images
高对比度成像（HCI）的一个关键挑战是区分散斑和系外行星信号。散斑的来源是大气残差和非共路像差的组合，非共路像差（NCPA）由于不能直接测量，且包含静态、准静态和动态分量，补偿起来特别困难。所提出的方法直接解决了补偿NCPA的挑战。算法DrWHO -直接增强波前启发式优化-是静态和动态NCPA的准实时补偿，用于提高图像对比度。它是一种基于图像的幸运成像方法，旨在寻找并不断更新波前传感器（WFS）的理想参考，包括NCPA，并更新WFS的新参考。这样做会更改AO循环的会聚点。我们在这里展示了DrWHO冠状造影后应用的第一批结果。DrWHO不依赖于任何模型，也不需要精确的波前传感器校准，适用于非线性波前传感情况。我们提出了在天空中使用金字塔WFS传感器与斯巴鲁日冕极端AO（SCExAO）仪器的性能。
2021-10-28 astro-ph.IM
Demonstrating predictive wavefront control with the Keck II near-infrared pyramid wavefront sensor
地面仪器能否成功地对系外行星进行高对比度成像，取决于自适应光学（AO）系统能够在多大程度上减轻大气湍流。虽然现代AO系统通常遭受波前测量和控制之间的毫秒时间滞后，但预测波前控制（pWFC）是使用先前波前测量来补偿这些时间滞后的手段，从而改善后日冕照相科学焦平面中的原始对比度。一种基于经验正交函数（Empirical Orthogonal Functions，简称EFL）的预测控制方法已经在Subaru/SCExAO上提出并演示过。在本文中，我们提出了这种方法的应用程序的近红外金字塔波前传感器（PYWFS）最近安装在凯克II AO系统的初步测试。我们证明了预期的均方根波前误差和对比度的好处pWFC的基础上模拟，应用pWFC的PYWFS调试过程中保存的天空遥测数据。我们讨论了不同的时间和空间尺度的预测滤波器的计算中包括的性能如何变化。我们进一步描述了PYWFS专用的实时控制器内的pWFC的实现，并通过白天的测试在天文台，我们展示了pWFC的性能实时预计算的相位屏幕时，应用到变形镜。
2019-09-11 astro-ph.IM
