Observing Exoplanets with High-Dispersion Coronagraphy. II. Demonstration of an Active Single-Mode Fiber Injection Unit
高色散日冕照相术（HDC）将高对比度成像技术（例如自适应光学/波前控制加上日冕照相术）与高光谱分辨率光谱学最佳地结合。HDC是全面表征从巨型气态行星到类地行星的广泛质量的系外行星大气的关键途径。除了确定系外行星大气的分子组成外，HDC还可以对大气的不均匀性（温度，云，风）进行多普勒测绘，以及精确测量系外行星的旋转速度。在这里，我们展示了一个创新的概念，将直接成像的行星光注入单模光纤，将高对比度自适应校正的日冕仪连接到高分辨率光谱仪（衍射限制或不限制）。我们的实验室演示包括三个关键的里程碑：接近理论的注入效率，准确的指向和跟踪，光纤相干调制和散斑归零的虚假星光信号耦合到光纤。使用单模光纤的极端模式选择性，我们还证明了散斑抑制增益，优于传统的基于图像的散斑归零至少两个数量级。
2017-03-02 astro-ph.EP astro-ph.IM
Speckle lifetime in XAO coronagraphic images: temporal evolution of SPHERE coronagraphic images
高对比度成像中噪声的主要来源是不随时间平均的缓慢演变的散斑的存在。因此，点扩散函数（PSF）的时间稳定性对于用极端自适应光学（xAO）仪器达到高对比度至关重要。了解PSF的演变时间尺度和驱动散斑变异的关键参数是什么，可以设计一个最佳的观测策略和数据简化技术，以校准仪器像差，揭示微弱的天体物理源。我们用VLT上的SPHERE（光谱偏振仪高对比度系外行星研究仪器）获得了HR 3484的一系列52分钟、AO校正、日冕遮蔽、高节奏（1.6Hz）、H波段的图像。这是来自xAO仪器的独特数据集，用于研究其在短至1秒和长至数十分钟的时间尺度上的稳定性。我们发现不同的时间制度的去相关。我们发现，残差从大气湍流诱导一个快速的，部分解相关的PSF在几秒钟内，在过渡到一个政权与时间的线性解相关，在每秒百万分之几十（ppm/s）的速率。我们分析了这种去相关的空间依赖性，在良好的校正半径的自适应光学系统，并表明，线性去相关是更快地在短的分离。最后，我们研究了到子午线的距离对去相关的影响。
2018-07-01 astro-ph.IM
Speckle suppression and companion detection using coherent differential imaging
由于波前传感器和科学相机路径之间分离后的光学误差引起的像差引起的残余散斑是对太阳系外行星成像的最重要障碍。虽然可以使用科学相机结合可变形反射镜来抑制散斑，但这需要了解焦平面中电场的相位。本文介绍了一种将日冕仪与简单的相移干涉仪相结合来测量和校正全焦面散斑的方法。我们展示了它的首次使用在帕洛玛天文台的恒星双日冕。我们还描述了如何相同的硬件可以用来区分散斑从真正的同伴通过测量焦平面中的光场的相干性。我们目前的结果观察棕矮星HD 49197 b与这种技术，证明了有能力检测到的同伴，即使它被埋在斑点噪声的存在，而不使用任何标准的“校准”技术。我们相信这是第一次利用光的相干特性探测到亚恒星伴星。
2016-10-03 astro-ph.EP astro-ph.IM
Programmed but Arbitrary Control Minimization of Amplitude and phase for speckle Nulling (PACMAN)
本文复兴了1980年的跨平台焦平面波前传感与控制算法，在仿真与实验中证明其能显著提升日冕仪对比度，是天基高对比度成像任务的重大变革。
2023-03-31 astro-ph.IM
Focal Plane Wavefront Sensing using Residual Adaptive Optics Speckles
光学缺陷、未对准、像差甚至灰尘会显著限制高对比度成像系统（如日冕仪）的灵敏度。在光瞳中的上游可变形反射镜（DM）可以用来校正或补偿这些缺陷，以提高Strehl比或抑制残留的日冕晕。在科学相机的星光晕的相位和振幅的测量是必不可少的，以确定DM形状，补偿任何非公共路径（NCP）波前误差。提出了利用DM位移波纹在空间日冕仪焦平面上产生探测散斑和反晕散斑的方法，并在实验室中得到了成功的验证。我们提出的理论和第一次在天空演示的技术来测量复杂的晕使用快速变化的残留大气散斑在6.5米MMT望远镜使用Clio中红外相机。利用自适应光学系统的波前传感器（WFS）测量来估计剩余波前，从而近似计算出快速演化的散斑晕的相位和振幅。当与相对较短的同步科学相机图像相结合时，复杂的散斑估计可以用于干涉分析图像，从而估计包括NCP效应的静态衍射晕。在一个运行系统中，这些信息可以被连续地收集，并用于迭代地校正准静态NCP误差或抑制不完美的日冕晕。
2013-03-03 astro-ph.IM
Simultaneous exoplanet detection and instrument aberration retrieval in multispectral coronagraphic imaging
用于探测和表征系外行星的高对比度成像依赖于仪器阻挡宿主恒星光线的能力。目前的一些用于校准剩余散斑的后处理方法使用由多光谱成像提供的信息冗余，但不使用关于这些散斑的起源的任何先验信息。我们调查是否可以使用额外的信息系统和图像形成过程中，更精细地利用多光谱信息。我们开发了一种反演方法，在贝叶斯框架的基础上，分析成像模型来估计散斑和对象地图。该模型将仪器像差与图像焦平面中的散斑图案联系起来，区分日冕物质抛射上游和下游的像差。我们提出并验证了几种数值技术，以处理困难的相位恢复的最小化问题，并实现了10^6的对比度在0.2 arcsec从模拟图像，在光子噪声的存在。这开辟了在真实数据上进行测试的可能性，如果仪器具有良好且稳定的冠状成像质量，则最终性能可以超越当前技术。这为新的天体物理学开发甚至未来仪器的新设计铺平了道路。
2013-02-28 astro-ph.IM
Artificial incoherent speckles enable precision astrometry and photometry in high-contrast imaging
国家的最先进的日冕仪采用极端的自适应光学启用仪器，不断提高对比度的检测极限的同伴在越来越接近的分离到主恒星。为了限制它们的性质和最终的组成，重要的是要精确地确定轨道参数和相对于它们所环绕的恒星的对比度。这在日冕照相后的影像平面中可能是困难的，因为根据定义，中央恒星已经被日冕遮蔽。我们证明了利用可变形反射镜的自适应光学系统在SCExAO产生一个领域的散斑校准的目的的灵活性。散斑可以放置在距离恒星最远$22.5~λ/D$的地方，任何位置角度、亮度和丰度都可以。最重要的是，我们表明，快速调制添加的散斑相位之间的$0$和$π$，在一个长期的科学整合，使这些散斑有效地与底层晕不相干。我们第一次定量地表明，这种不相干反过来，增加了自适应散斑的鲁棒性和稳定性，这将提高天体测量和光度校准程序的精度。这种技术将是有价值的高对比度成像观测与成像仪和积分场摄谱仪一样。
2015-10-15 astro-ph.IM
Integrated coronagraphy and wavefront sensing with the PIAACMC
本文介绍将自相干相机和泽尼克波前传感器集成到PIAACMC中，以消除非共路像差，提升高对比度成像性能。
2023-10-16 astro-ph.IM
Stochastic Speckle Discrimination with Time-Tagged Photon Lists: Digging Below the Speckle Noise Floor
我们提出了一种算法，利用光子到达时间的分布来区分散斑从不相干的来源，如行星和磁盘，在高对比度的图像。使用模拟数据，我们表明，我们的方法可以克服波动的散斑强度的噪声限制。该算法可能是最有利的，当日冕限制相干衍射图案在图像平面，但强度仍然强烈调制的快速时标未校正的恒星光，例如从大气湍流。这些条件在小的内部工作角是常见的，并将允许在较小的角间距探测系外行星种群。该技术需要一个快速的科学相机，可以在时间上解决散斑波动，以及每个散斑去相关时间的许多光子的检测。由于该算法直接提取非相干光，因此之后可以执行标准差分成像后处理技术以进一步增强信号。
2019-06-07 astro-ph.EP astro-ph.IM
The coronagraphic Modal Wavefront Sensor: a hybrid focal-plane sensor for the high-contrast imaging of circumstellar environments
当前高对比度成像仪器的原始日冕照相性能受到准静态散斑（QSS）背景的限制，这是由仪器非共路径误差（NCPE）引起的。快速发展的有效的散斑减法技术，在数据减少，使最终的对比度高达10-6，以获得，但它仍然是最好的，以消除潜在的NCPE在源。在这项工作中，我们介绍了日冕模式波前传感器（cMWS），一种新的波前传感器，适用于实时NCPE校正。该光瞳平面光学器件结合了变迹相位板日冕仪和全息模式波前传感器，利用科学点扩散函数提供同时的日冕成像和焦平面波前传感。我们首先通过理想化的闭环模拟验证了cMWS的基线性能，表明传感器在2-10次迭代内成功地在+/-2.5弧度均方根（RMS）波前误差的有效动态范围内恢复了衍射限制的日冕性能。然后，我们提出了在威廉赫歇尔望远镜的初始天空测试的结果，并证明该传感器能够检索注入波前像差的精度为10 nm RMS在现实的看到条件下。我们还发现，cMWS是能够实时宽带测量的大气波前方差在一个未校正的望远镜子孔径的节奏为50 Hz。当与合适的闭环自适应光学系统组合时，cMWS具有在未经校正的QSS底之上提供高达两个数量级的原始对比度的改进的潜力。这样的传感器将非常适合于现有和未来仪器（包括E-ELT的EPICS和METIS）对系外行星的直接成像和光谱分析。
2016-10-13 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Space Coronagraph Optical Bench (SCoOB): 5. End-to-end simulations of polarization aberrations
本文对高对比度成像测试平台SCoOB的偏振像差进行端到端建模，发现暗孔区域平均对比度不受偏振像差影响，但更亮的散斑在较小内工作角处将对比度限制在1e-9，且系统对VVC和QWP延迟误差更敏感。
2024-06-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
Coronagraphic Low Order Wave Front Sensor : post-processing sensitivity enhancer for high performance coronagraphs
通过直接成像检测和表征系外行星需要设计成在小角度分离时提供高对比度的日冕仪。为了实现这一点，精确控制低阶像差，如指向和聚焦误差，对于优化日冕抑制和避免科学图像中系外行星光和日冕泄漏之间可能的混淆至关重要。模拟和实验室原型已经表明，使用反射焦平面环的单个散焦图像的日冕低阶波前传感器（CLOWFS）可以用于将倾斜控制到10^{-3} lambda/D的精度。本文表明，CLOWFS获得的数据也可以用于后处理，以校准剩余的日冕泄漏的科学图像。同时使用CLOWFS相机和科学相机的系统中，我们量化的方法的准确性和它的能力，成功地消除光由于低阶误差从科学图像。我们还报告了CLOWFS在斯巴鲁Coronagrapic Extreme AO（SCExAO）系统上的实施和性能及其预期的天空性能。在实验室中，在类似于后自适应光学光束中遇到的干扰水平的情况下，CLOWFS后处理已经实现了散斑校准到原始散斑水平的1/300。这比使用不依赖于CLOWFS的理想化PSF减法所能完成的要好大约40倍。
2011-12-13 astro-ph.IM
Simulating the WFIRST coronagraph Integral Field Spectrograph
直接成像技术的一个主要目标是以极高的对比度对其他恒星周围行星的大气进行光谱表征。为了实现这一目标，日冕测量仪器倾向于使用积分场摄谱仪（IFS）作为科学相机，以一次性分散整个搜索区域并获得每个位置的光谱，因为行星的位置事先并不知道。这些摄谱仪可以有效地防止斑点和背景物体造成的混淆，也可以帮助日冕观测的斑点减除和波前控制阶段。我们提出了一个软件包，日冕和快速成像光谱仪在Python（脆）模拟的IFS的WFIRST日冕仪（CGI）。该软件使用空间和光谱分辨的日冕焦平面立方体传播输入科学立方体，将其转换为IFS检测器地图，并最终将空间光谱输入场景重建为3D数据立方体。模拟IFS立方体可用于测试数据提取技术，改进灵敏度分析，并进行飞行CGI-IFS仪器的设计权衡研究。crispy是一个公开可用的Python包，可以适应其他IFS设计。
2017-09-28 astro-ph.IM
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
Self-coherent camera as a focal plane wavefront sensor: simulations
直接探测系外行星需要高动态范围成像。日冕仪可能是解决方案，但它们在太空中的性能受到波前误差（光学制造误差、温度变化等）的限制，这在最终的图像中产生了准静态的恒星斑点。已经提出了几种解决方案来解决这种斑点噪声。差分成像技术在后处理成像中将参考图像添加到冠状残留物。其他技术尝试使用可变形反射镜主动校正波前误差。在这种情况下，波前像差必须在科学图像中测量到极高的精度。我们提出了自相干相机顺序用作焦平面波前传感器的主动校正和差分成像。对于这两种用途，恒星散斑在科学图像中进行空间编码，以便最大限度地减少微分像差。编码是基于宿主恒星和其环境之间的光不相干原理。本文首先讨论了变形镜的一个固有缺陷。然后，对自相干相机的几个参数进行了详细的研究。我们还提出了一个简单而强大的设计，将自相干相机与使用Lyot停止的日冕仪相关联。最后，我们讨论了与四象限相位掩模的关联的情况下，数值证明，这样的设备，使现实条件下的类地行星的检测。对该技术的参数研究让我们相信，它可以很容易地在未来专门用于系外行星直接成像的仪器中实现。
2009-11-12 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
Laboratory Demonstration of Real-Time Focal Plane Wavefront Control of Residual Atmospheric Speckles
目前和未来的高对比度成像仪器旨在探测轨道距离更近、质量更低和/或年龄更大的系外行星。然而，日冕科学图像中不断演变的斑点限制了最先进的地面系外行星成像仪器的对比度。对于地面自适应光学（AO）仪器而言，大多数散斑抑制技术仍然具有挑战性，以衰减天空上的动态大气以及准静态仪器散斑。我们提出了一种焦平面波前传感和控制算法来解决这一挑战，称为快速大气自相干相机（SCC）技术（FAST），理论上，即使每个散斑只检测到几个光子，SCC也能在毫秒级的时间尺度上工作。在这里，我们提出的第一个实验结果的快速圣克鲁斯极端AO实验室（SEAL）的试验台。特别是，我们说明了“第二阶段”AO为基础的焦平面波前控制的好处，演示了高达5倍的对比度改善与FAST闭环补偿的演变残余大气湍流-无论是低和高阶空间模式-下降到20毫秒的时间尺度。
2022-06-17 astro-ph.EP astro-ph.IM
Experimental validation of joint phase and amplitude wave-front sensing with coronagraphic phase diversity for high-contrast imaging
上下文专门用于直接探测系外行星的下一代星载仪器需要前所未有的波前控制精度。用于这些仪器的日冕波阵面传感技术必须使用科学相机作为波阵面传感器来测量光学像差的相位和振幅。目的。本文将日冕相位分集推广到复电场的估计，即相位和幅度的联合估计。方法.我们介绍了复杂的日冕相位多样性的形式主义。我们已经在巴黎天文台的Très Haute Dynamique试验台上通过实验证明，使用日冕相位多样性可以重建具有亚纳米精度的相位和振幅像差。最后，我们进行了第一次比较的复杂波前估计使用coronagraphic相位多样性（依赖于时间调制的散斑图案）和重建的自相干相机（依赖于空间调制的散斑图案）。结果我们证明，日冕相位多样性检索复杂的波前与亚纳米精度与使用自相干相机进行的重建有很好的一致性。结论.这一结果铺平了道路，日冕相位多样性作为日冕波前传感器的候选人非常高的对比度空间任务。
2018-07-18 astro-ph.IM eess.IV physics.optics
Speckle correction in polychromatic light with the self-coherent camera for the direct detection of exoplanets
直接探测是系外行星科学中一个非常有前途的领域。它允许检测具有大分离的同伴，并允许它们的光谱分析。一些行星已经被探测到，并正在进行光谱分析。但是，更小和更冷的行星的完整光谱特征需要在大光谱带宽上具有更高的对比度。日冕仪可以用来达到这些对比度，但它们的效率受到波前像差的限制。这些变形在日冕物质抛射后的焦平面上引起散斑，即星光泄漏。波前像差应直接在科学图像中估计，以避免经典自适应光学中的微分像差的通常限制。在此背景下，我们介绍了自相干相机（SCC）。SCC利用恒星光的相干性在焦平面上产生散斑的空间调制，并估计相关的复电场。用变形镜控制波前，这种技术已经在单色光中达到了高对比度。当前版本SCC的性能在加宽频谱带宽时受到限制。我们将对这些问题及其可能的解决方案进行理论分析。最后，我们将介绍测试台在多色光下的性能。
2017-10-10 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
Speckle Suppression Through Dual Imaging Polarimetry, and a Ground-Based Image of the HR 4796A Circumstellar Disk
我们展示了一个双成像偏振仪的多功能性，与Lyot日冕仪和自适应光学一起工作，以抑制高度静态的斑点噪声模式-最大的障碍，以地面为基础的直接成像的行星和磁盘附近的恒星。使用双差分技术与偏振数据，我们量化的散斑抑制的水平，从而提高灵敏度，通过将一个合奏的人工微弱的同伴到真实的数据，与给定的总亮度和偏振。对于高度偏振的源在0.5弧秒内，我们表明，我们实现了3至4个幅度更大的灵敏度，通过偏振散斑抑制比简单地使用电晕耦合到高阶自适应光学系统。我们在3.63米AEOS望远镜上用这种偏振计和经典的Lyot日冕仪，在H波段获得了HR 4796 A星周围76 AU直径的星周碎片盘的6.5 σ探测。我们的数据代表了HR 4796 A碎片盘的第一个明确的，地基的，近红外偏振图像，并清楚地显示了两个外盘的，明显的哈勃空间望远镜NICMOS/STIS成像。我们推导出一个下限的分数线偏振的29%所造成的尘埃颗粒在磁盘上。此外，我们还拟合了光学薄盘的简单形态模型，使尘埃盘的尺度高度限制在2.5{+5.0}-1.3} AU，散射不对称参数g=0.20^{+0.07}-10}。这些数值与一些证据一致，这些证据表明HR 4796 A盘主要由微米大小的尘埃组成，并且确实是典型的从赫比格Ae星周围的盘过渡到与织女星相关的盘。
2009-06-25 astro-ph.IM
A Roman Coronagraph Spectroscopic Mode Demonstration
University of Texas-San Antonio（德克萨斯大学圣安东尼奥分校）；Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan（昴望远镜，日本国立天文台）；University of California-Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；University of Michigan（密歇根大学）；NASA Goddard Spaceflight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）
罗马冠状仪通过730纳米光谱观测测试行星特征化能力，评估噪声影响及尘埃盘污染下的光谱提取能力。
2026-01-30 astro-ph.EP astro-ph.IM
Simulations of polarimetric observations of debris disks through the Roman Coronagraph Instrument
罗马日冕仪将展示高对比度成像技术，使微弱的碎片盘成像，发现内部尘埃带和行星。对碎片盘的极化研究提供了关于尘埃颗粒大小、形状和分布的信息。罗马日冕仪使用偏振模块，包括两个沃拉斯顿棱镜组件，以产生四个正交偏振图像（$I_{0}$，$I_{90}$，$I_{45}$和$I_{135}$），每个测量直径为3.2弧秒，在天空中间隔7.5弧秒。线性偏振分数测量中的预期RMS误差为每3 × 3像素的分辨率元件1.66%。我们提出了一个数学模型来模拟偏振强度图像通过罗马CGI，包括仪器偏振和其他不确定性。我们使用磁盘建模软件，MCFOST，模型$q$，$u$，和偏振强度的碎片盘，Epsilon-Eridani。将偏振强度与结合PSF形态的电晕放电通量卷积。我们包括模型的不确定性，探测器噪声，斑点噪声和抖动。在后处理之后获得最终偏振分数0.4 $\pm$ 0.0251。
2022-07-22 astro-ph.EP astro-ph.IM
Vector speckle grid: instantaneous incoherent speckle grid for high-precision astrometry and photometry in high-contrast imaging
对直接成像的系外行星进行测光和天体测量监测，将对它们的旋转周期、云结构分布、天气和轨道参数提供独特的见解。当主星被日冕遮蔽时，斑点网格（SG）被引入作为天体测量和光度测量的参考。散斑网格被实现为衍射光瞳平面光学器件，其在已知位置和亮度处生成人工散斑。它们的性能受到由演变的未校正波前误差引起的潜在斑点晕的限制。散斑晕会干扰相干SG，影响其测光和天体测量精度。我们的目的是表明，通过施加相反的振幅或相位调制的相反的偏振状态，SG可以瞬间与底层晕不相干，大大提高了精度。我们将这些称为矢量散斑网格（VSG）。我们推导出分析的不一致性产生的机制，并探讨在各种大气条件下的理想化模拟的性能增益。我们表明，VSG是完全非相干的非偏振光和基本的限制因素是在网格中的散斑之间的串扰。在模拟中，我们发现，对于短曝光图像的VSG达到$\sim$ 0.3-0.8\%的测光误差和$\sim$ $3-10\cdot10^{-3}$ $λ/D$天体测量误差，这是一个性能的因素$\sim$ 20和$\sim$ 5，分别增加。此外，我们概述了如何使用液晶技术实现VSG，以在圆偏振态上施加几何相位。VSG是一种很有前途的新方法，用于产生具有大大提高的天体测量和测光精度的测光和天体测量参考SG。
2020-05-18 astro-ph.EP astro-ph.IM
Active minimization of non-common path aberrations in long-exposure imaging of exoplanetary systems
上下文由于恒星与行星之间的高对比度，系外行星的光谱学非常具有挑战性。自适应光学（AO）传感器与科学相机之间的非共路像差（NCPA）是日冕科学图像中类行星恒星散斑的一个技术难点。在几次长时间曝光的观测序列中，快速演变的NCPA平均化并留下AO晕，为行星探测增加了光子噪声。静态NCPA可以使用差分成像技术进行后验校准。然而，在观测序列期间演变的NCPA不会平均化，并且不能后验校准。这些准静态NCPA是目前SPHERE、GPI和SCExAO等直接成像仪器的主要局限性之一。目的。我们的目标是积极减少长曝光图像中引起的准静态散斑。为此，我们需要测量AO晕上方的准静态散斑场。方法.自相干相机（SCC）是测量日冕科学图像中散斑复场的成熟技术。它通常用于THD 2工作台，以在空间相关条件下在5-12 λ/D范围内达到<10^{-8}的对比度水平。为了在THD 2上测试地面条件下的SCC，我们在良好的观测条件下光学模拟了SPHERE/VLT AO系统后面测量的剩余像差。结果我们在实验室中证明，SCC可以最大限度地减少准静态散斑强度的科学图像下降到由AO晕残差设置的限制。在783.25 nm波长下，在5-12 λ/D范围内，SCC的原始对比度达到1σ，低于10^{-6}。
2019-10-01 astro-ph.EP astro-ph.IM
FALCO simulations of high-contrast polarimetry with the Nancy Grace Roman Space Telescope Coronagraph Instrument
本研究使用FALCO和PROPER模拟罗曼日冕仪的偏振效应，发现偏振差分成像将对比度提高六倍，并能在2%误差内恢复伴星偏振信号。
2023-09-05 astro-ph.EP astro-ph.IM
First Experimental Results of the Fast Atmospheric Self-coherent Camera Technique on the Santa cruz Extreme Adaptive optics Laboratory Testbed: Demonstration of High Speed Focal Plane Wavefront Control of Residual Atmospheric Speckles
目前和未来的高对比度成像仪器旨在探测轨道距离更近、质量更低和/或年龄更大的系外行星，最终目标是直接探测地球质量的可居住区系外行星。然而，日冕科学图像中不断演变的斑点仍然限制了最先进的地面系外行星成像仪器，其对比度至少比实现这一目标所需的差两个数量级。对于地面自适应光学（AO）仪器而言，对于大多数散斑抑制技术而言，衰减动态大气和准静态仪器散斑仍然是具有挑战性的。我们提出了一种焦平面波前传感和控制算法来解决这一挑战，称为快速大气自相干相机（SCC）技术（FAST），它使SCC能够在毫秒级的时间尺度下工作，即使每个斑点只检测到几个光子。在这里，我们提出了初步的实验结果，快速的圣克鲁斯极端AO实验室（SEAL）的试验台。特别是，我们说明了“第二阶段”AO为基础的焦平面波前控制的好处，演示了快速闭环补偿的残留大气湍流的毫秒时间尺度。
2021-08-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
Towards Autodifferentiable Point Spread Function Modelling for the VLT/ERIS Vortex Coronagraph
STAR Institute, Université de Liège（列日大学STAR研究所）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）；Max Planck Institute for Intelligent Systems（马克斯·普朗克智能系统研究所）；Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, CEA, CNRS, AIM（巴黎萨克雷大学、巴黎西岱大学、法国原子能和替代能源委员会、法国国家科学研究中心、天体物理学与信息研究所）；Université Paris-Saclay, CNRS, Institut d’Astrophysique Spatiale（巴黎萨克雷大学、法国国家科学研究中心、空间天体物理研究所）
本文针对VLT/ERIS涡 coronagraph，提出将AO遥测与可微光学模型结合的新框架，用于高对比度成像后处理，发现抖动差异影响PSF重建并计划研究其机械起源。
2026-08-03 astro-ph.EP astro-ph.IM
Estimation and correction of wavefront aberrations using the self-coherent camera: laboratory results
对系外行星的直接成像需要非常高的对比度，这是使用日冕仪获得的。但是残留的准静态像差在日冕下游的焦平面上产生了斑点，掩盖了行星。这个问题出现在地面仪器和空间望远镜中。在日冕镜上游使用可变形反射镜对这些波前误差进行主动校正是强制性的，但是传统的自适应光学受到差分路径像差的限制。必须采用专用技术直接在科学焦平面上测量相位和振幅误差。首先，我们提出了一种方法，用于估计相位和振幅像差上游的日冕从散斑复杂的领域在下游焦平面。然后，我们提出了自相干相机，它利用光的相干性对焦平面散斑进行空间编码，并恢复相关的复场。这使我们能够在闭环中估计和补偿日冕上游的像差。我们进行了数值模拟以及实验室测试，使用四象限相位掩模和32 x32致动器变形镜。我们在实验室中展示了我们实现稳定闭环并补偿相位和幅度准静态像差的能力。我们确定了最适合的参数值来实现我们的技术。在焦平面中，在2和12 λ/D之间的对比度优于10-6，在7和11 λ/D之间的对比度甚至达到3.10-7（RMS）。对比度水平似乎主要受到可变形镜表面产生的振幅缺陷和检测器动态的限制。这些结果是有希望的未来应用到一个专门的空间任务的系外行星的特性。已经确定了一些可能的改进。
2013-09-09 astro-ph.IM
Spectroscopic Coronagraphy for Planetary Radial Velocimetry of Exoplanets
我们提出了应用日冕照相技术的光谱直接探测系外行星通过多普勒频移的行星分子线。即使对于一个未解决的近距离行星系，我们表明，一个可见的零和极端的自适应光学系统的组合，可以减少主恒星的光子噪声和增加的总信噪比（S/N）的分子吸收的系外行星大气：它的工作原理作为一个光谱日冕。假设一个30米的望远镜，我们证明了这些高对比度的仪器附近的近距离行星，模仿55 Cnc b（$0.6 λ/D$的角间距在K波段）的好处。我们发现，倾斜误差是最关键的因素，然而，低阶散斑也有助于噪声。假设对未来波前控制技术的估计相对保守，光谱日冕仪可以将对比度增加到$ \sim 50-130 $倍，并且使我们能够获得比没有它的暖彗星和海王星大10 pc的$\sim 3-6 $倍的S/N。如果倾斜误差可以减少到$\lesssim 0.3$ mas（rms），它获得了$\sim 10-30$倍的S/N，使我们能够用一个非常大的望远镜来探测温暖的超级地球。本文阐述了光谱日冕照相术的概念，为未来的光谱直接探测。进一步研究日冕仪和倾斜传感器的选择将使光谱直接探测的应用范围超出光子收集区的限制。
2014-05-17 astro-ph.EP astro-ph.IM
On-sky closed loop correction of atmospheric dispersion for high-contrast coronagraphy and astrometry
自适应光学（AO）系统提供高水平的波前校正，现在在天文台很常见。波前校正后图像质量的主要限制之一来自大气折射。大气色散补偿器（ADC）用于校正大气折射。基于由作为望远镜仰角的函数的色散值组成的查找表来应用校正。基于查找表的大气色散校正导致不完美的补偿，从而导致在点扩散函数（PSF）中存在残余色散，并且当需要亚毫角秒精度时是不够的。残余色散的存在会限制使用高性能日冕仪时可实现的对比度，或者会损害高精度天体测量。本文首次提出了直接利用科学路径图像进行大气色散的天空闭环校正。色散测量背后的概念利用焦平面散斑的色度缩放。使用具有足够大数量的致动器的可变形反射镜（DM）生成的自适应散斑网格来精确测量残余色散，并随后通过驱动ADC来校正残余色散。我们已经证明了与斯巴鲁Coronagraphic极端AO（SCExAO）系统的天空闭环校正的残余色散在H波段< 1质量。这项工作将有助于用即将到来的超大望远镜（ELT）直接探测可居住的系外行星，并提供诊断工具来测试需要亚毫弧秒校正的仪器的性能。
2017-10-30 astro-ph.IM
Simulation of high-contrast polarimetric observations of debris disks with the Roman Coronagraph Instrument
本研究针对Roman空间望远镜日冕仪，模拟其两种模式下的碎片盘偏振观测，验证了仪器测量精度达标，表明需正向建模准确估算偏振度。
2023-11-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
A high-contrast coronagraph for earth-like exoplanet direct imaging: design and test
高对比度日冕仪在可见光下直接成像类地系外行星需要10^（-10）的对比度，在4 λ/D或更小的角间距下。高对比度成像日冕仪的测试是基于我们的阶跃透射变迹滤波器。为了实现这一目标，我们使用一个液晶阵列（LCA）作为相位校正器，以创建一个基于我们专用的焦暗算法的黑洞。我们已经将星点图像附近的衍射和斑点噪声抑制到4 λ/D时的1.68 × 10^（-9）水平，这可以立即用于直接成像类木星系外行星。这表明，高对比度日冕望远镜在太空中具有探测和表征类地行星的潜力。
2014-06-11 astro-ph.IM
Stochastic parallel gradient descent based adaptive optics used for high contrast imaging coronagraph
为了进一步提高日冕光学系统的对比度，提出了一种基于随机并行梯度下降（SPGD）算法的自适应光学（AO）系统。简要介绍了SPGD算法的原理，给出了一种适用于点源成像优化的度量。采用140个驱动器的变形镜和Hartmann-Shark波前传感器组成的实验系统验证了SPGD算法的可行性和良好性能。然后将基于SPGD的自适应光学应用于基于液晶阵列（LCA）的电晕放电。LCA可以调制入射光以生成任何图案的光瞳变迹掩模。在我们的初步实验中使用了圆形阶梯图案，并且在2λ/D的角距离处，图像对比度在基于SPGD的AO校正后从10^-3改善到10^-4.5。
2011-05-05 astro-ph.IM
DARKNESS: A Microwave Kinetic Inductance Detector Integral Field Spectrograph for High-Contrast Astronomy
我们目前的黑暗（暗斑近红外能量分辨超导分光光度计），第一个计划的积分场光谱仪使用光学/近红外微波动力学电感探测器（MKID）的高对比度成像。MKID提供的光子计数和同步低分辨率光谱学将实现实时散斑控制技术和帧速率下的后处理散斑抑制，能够解决目前限制地面高对比度成像的大气散斑。“黑暗”现在在帕洛玛天文台的PALM-3000极端自适应光学系统和恒星双日冕仪后面运行。在这里，我们描述的动机，设计和表征的仪器，早期的天空结果，和未来的前景。
2018-04-17 astro-ph.EP astro-ph.IM
Pushing the Limits of the Coronagraphic Occulters on HST/STIS
哈勃太空望远镜（HST）/太空望远镜成像光谱仪（STIS）包含目前唯一在太空中运行的日冕仪，它不是在太阳上训练的。在极端-自适应光学-馈日冕仪的时代，并与未来的空间为基础的日冕仪的可能性，我们重新评估的对比度性能的STIS CCD相机。50 CORON光圈由一系列的掩光楔和棒组成，包括最近委托的BAR 5掩光器。讨论了利用STIS获得星周盘和暗点源高对比度成像的最新方法。首次，我们开发了一个噪声模型的日冕，包括系统噪声由于斑点，它可以用来预测未来的日冕观测的性能。此外，我们目前的结果，从最近的校准程序，证明优于$10^{-6}$点源对比度在0.6”，范围为$3\times10^{-5}$点源对比度在0.25”。这些结果是通过亚像素网格抖动，多个航天器的方向，和后处理技术的组合。其中一些相同的技术将用于未来的天基日冕测量任务。我们讨论了独特的方面，STIS日冕相对于地面自适应光学-美联储日冕仪。
2019-05-16 astro-ph.IM
Coherent Differential Imaging of high-contrast extended sources with VLT/SPHERE
Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；Observatoire de Paris（巴黎天文台）；Université PSL（巴黎文理研究大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）；University of Bern（伯尔尼大学）；Universidad de Chile（智利大学）；Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）；Laboratoire J.-L. Lagrange（J.-L. 拉格朗日实验室）；Université Cote d’Azur（蔚蓝海岸大学）；Observatoire de la Cote d’Azur（蔚蓝海岸天文台）
本文在VLT/SPHERE上验证了相干差分成像（CDI）方法，通过对AO变形镜施加相位偏移调制散斑场，结合Karhunen-Loève投影框架，成功恢复了四个恒星周围几乎正面朝向的星周盘，避免了传统ADI的自消减伪影，为未来直接成像巡天中的像差校准提供了高效且无伪影的新策略。
2025-11-10 astro-ph.EP astro-ph.IM
Kernel Phase and Coronagraphy with Automatic Differentiation
像差沿着望远镜中的光路累积，在所得到的图像中产生失真和斑点，限制了相机在高角分辨率下的性能。利用硬件和数据分析软件，对行星等微弱来源达到尽可能高的灵敏度是很重要的。虽然分析方法是有效的，但实际系统的数值模型更好，但这种具有许多参数的模型可能难以理解，优化和应用。为机器学习开发的自动微分软件现在可以直接计算任意光学系统的像差导数。我们应用这个强大的新工具来增强高角分辨率天文成像。自校准观测量，如“闭合相位”或“双谱”已被广泛用于光学和射电天文学，以减轻光学像差，实现高保真图像。核相位是闭合相位在小相位误差极限下的推广。使用自动微分，我们重现现有的内核相位理论在这个框架内，并证明了扩展的Lyot coronagelum，找到自校准组合的散斑是抗相位噪声，但只有在非常高的波前质量制度。作为一个说明性的例子，我们重新分析帕洛玛自适应光学观测的二进制阿尔法蛇夫座，发现新的管道和现有的标准之间的一致性。我们提出了一个新的Python包'吗啡'，结合了这些想法，与流行的包罂粟，光学模拟与自动微分的接口类似。这些方法对于用梯度下降法设计改进的天文光学系统是有用的。
2020-11-19 astro-ph.IM
Speckle Suppression with the Project 1640 Integral Field Spectrograph
项目1640是最近在帕洛玛天文台投入使用的高对比度成像仪器。Project 1640是日冕仪与积分场摄谱仪（IFS）的组合，旨在探测和表征太阳系外行星、棕矮星和绕着附近恒星运行的星周物质。在本文中，我们提出了我们的数据处理技术，提高仪器的原始灵敏度，通过去除准静态散斑。我们的方法利用IFS提供的彩色图像多样性结合局部优化的图像组合（LOCI）算法来抑制残余污染光的强度在接近目标恒星的角度。我们描述了项目1640散斑抑制管道（PSSP），并证明了能够检测同伴的亮度可比和低于初始散斑强度使用天空调试数据。我们的初步结果表明，至少一个数量级的抑制因子是一致可能的，达到$5σ$对比度水平的$2.1\times10^{-5}$在$1\arcsec$在H波段在20分钟的源上的集成时间时，非公共路径的错误是合理的校准。这些结果表明，近红外对比度水平的顺序$\approx10^{-7}$在亚角秒的分离将很快成为可能的项目1640和类似设计的仪器，接收衍射限制光束校正的自适应光学（AO）系统采用可变形反射镜与高致动器密度。
2010-12-17 astro-ph.EP astro-ph.IM
Reinforcement learning for post-coronagraphic wavefront control
ONERA（法国航空航天研究院）；Observatoire de Paris（巴黎天文台）；CNRS（法国国家科学研究中心）
本研究提出一种基于深度强化学习的日冕仪后波前控制方法，利用焦平面图像和物理信息传感数据驱动变形镜，在模拟测试平台上成功生成暗洞，性能接近传统方法。
2026-09-21 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.AI
Calibration of quasi-static aberrations in exoplanet direct-imaging instruments with a Zernike phase-mask sensor
上下文几个系外行星直接成像仪器将很快投入使用。他们使用极端自适应光学（XAO）系统来校正大气湍流，并向近红外（NIR）日冕仪提供高度校正的光束以抑制星光。然而，由于存在于可见XAO感测路径与NIR科学路径之间的差分波前误差，导致日冕照相图像中的残余散斑，因此日冕照相的性能受到非共路像差（NCPA）的限制。目标。在过去的几年中，已经开发了几种方法来精确校准NCPA，校正准静态散斑，并允许观测比其宿主恒星暗至少1 e6的系外行星。我们提出了一种基于Zernike相衬法的方法，用于测量可见光XAO波前传感器和近红外日冕仪所见光路之间的NCPA。方法.该方法使用尺寸为λ/D的焦平面相位掩模，其中λ和D分别表示波长和望远镜孔径直径，以通过将上游光瞳平面中的准静态像差编码成下游光瞳图像中的强度变化来测量上游光瞳平面中的准静态像差。我们开发了一个严格的形式主义，导致NCPA的高精度测量，在一个准线性的方式在观察。结果对于λ = 1.625 μm（0.026 λ）处标准偏差为44 nm rms的静态相位图，我们估计，与典型电流生成系统的预期性能相比，在存在AO残差的情况下，色度NCPA可能降低3至10倍。这将使探测到的图像中的准静态散斑水平减少10到100倍，从而相应地提高观测系外行星的能力。
2013-05-31 astro-ph.IM
Speckle statistics in adaptive optics images at visible wavelengths
自适应光学（AO）图像中的残余散斑代表了实现微弱源检测所需的对比度的众所周知的限制。AO图像中的散斑可能是残余大气像差（未被AO校正）或由光学系统引起的缓慢演变的像差的结果。我们利用从R到K波段的高阶自适应光学日冕测量系统-VIS先导实验在大双目望远镜上获得的高时间节奏（1 ms）的数据来表征可见波长处的AO残余散斑。一个准确的知识的散斑图案和它的动态是至关重要的应用程序的方法，旨在减轻。利用自动识别软件和信息论方法，研究了AO残差的主要统计特性及其动力学性质。因此，我们提供了一个散斑表征，可以被纳入到数值模拟，以增加其现实主义和优化性能的实时和后处理技术，旨在减少的散斑噪声。
2018-09-27 astro-ph.IM
Coherence differential imaging using gradient-boosted decision trees for the direct detection of exoplanets
LIRA, Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité, CY Cergy Paris Université, CNRS（拉伊尔实验室，巴黎天文台，巴黎文理研究大学，索邦大学，巴黎西岱大学，塞吉-蓬图瓦兹大学，法国国家科学研究中心）；Department of Computer Science (DCC), Universidad de Chile（智利大学计算机系）；Université 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，法国国家科学研究中心，拉格兰日实验室）
研究系外行星探测中受散斑限制的问题，提出用梯度提升决策树的增强相干差分成像方法EPICX，将差分信号建模为高维回归问题，优化散斑噪声与行星信号区分，并用模拟数据验证了该方法。
2026-07-20 astro-ph.IM
Single-shot focal plane wavefront sensing with the spatially-clipped self-coherent camera
针对宜居世界天文台类地系外行星直接成像的散斑抑制需求，提出空间裁剪自相干相机（SCSCC），通过近Lyot光阑针孔与刀口分束实现单次曝光波前传感，仿真显示其暗区对比度较成对探测法深约50倍，为该天文台任务提供了高效波前传感方案。
2025-09-04 astro-ph.EP astro-ph.IM
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
A New High Contrast Imaging Program at Palomar Observatory
我们描述了一种新的仪器，形成了一个长期的高对比度成像计划在200英寸的黑尔望远镜在帕洛玛天文台的核心。主要的科学目标是获得距离太阳50秒差距以内恒星附近的褐矮星和年轻木星质量系外行星的图像和低分辨率光谱。该仪器是一个基于微透镜的积分场摄谱仪集成了衍射限制，变迹光瞳Lyot日冕仪，安装在Palomar自适应光学系统后面。光谱仪在J和H波段（1.06 - 1.78微米）的23个通道中获得成像。除了获得光谱，这种波长分辨率允许抑制的色彩依赖的斑点噪声，我们描述。我们最近安装了一种新型的内部波前校准系统，通过检测日冕内的波前，每隔0.5 - 1.0分钟对AO系统进行连续更新。Palomar AO系统正在升级为更高阶的AO系统（“PALM-3000”）：一个3388驱动器高音可变形反射镜与现有的241驱动器反射镜一起工作。该系统将允许使用自然导星在望远镜瞳孔处使用小至8厘米的子孔径进行校正。在没有斑点噪声抑制的情况下，单用电晕放电就可以在1角秒时在H波段获得2 × 10^-4的初始动态范围。我们证明，光谱散斑抑制可以提供10-20倍的改善，使我们目前在角秒处的对比度达到约2 X 10^-5。该系统是新一代变迹光瞳日冕仪与高阶自适应光学和积分场摄谱仪（如GPI，SPHERE，HiCIAO）相结合的第一个，我们预计该仪器将在北半球的高对比度成像多年的持久贡献。
2010-11-30 astro-ph.IM
High contrast experiment of an AO-free coronagraph with a checkerboard pupil mask
高对比度日冕仪有望为直接观测太阳系外行星提供一种有希望的方法。我们提出了我们的实验室实验的最新结果，调查“刚性”日冕与二进制形状的棋盘式光瞳掩模，这应该提供一个高度稳定的解决方案，望远镜没有自适应光学（AO）的波前校正在空间任务。这项工作的主要目的是研究日冕仪的稳定性，并证明其性能没有自适应波前校正。需要估计原始对比度和点扩散函数（PSF）减法的增益。对比度的限制因素也很重要。设计了一种棋盘型二元形状光瞳掩模。该掩模由玻璃衬底上的铝膜组成，使用纳米制造技术与电子束光刻技术制造。仔细评估coronagraphic性能，包括PSF减法，在空气中使用开发的面具。通过对所有观察到的暗区进行面积平均，原始冠状图像的对比度达到$6.7 \times 10^{-8}$。PSF减影后，对比度达到$6.8 \times 10^{-9}$。散斑是贯穿原始图像和PSF减影图像两者的暗区域的主要限制因素。无AO的PSF减影的刚性冠状动脉造影是实现高对比度观察的有用方法。讨论了刚性日冕仪在宇宙学和天体物理学空间红外望远镜（SPICA）和其他平台上的应用。
2011-08-16 astro-ph.IM
Coronagraphic phase diversity through residual turbulence: performance study and experimental validation
日冕照相系统中的准静态像差是地基和天基系外行星成像仪能力的最终限制。这些像差-可能是由于各种原因，如光学对准或在观察过程中移动光学部件-在焦平面上产生称为散斑的光残留，可能会被误认为是行星。对于地面仪器，由于部分自适应光学校正而产生的残余湍流波前误差的存在给在日冕物质存在下测量像差的挑战带来了额外的困难。在本文中，我们提出了一个扩展的COFFEE，日冕相位多样性，准静态像差的估计存在自适应光学校正的残留湍流。我们进行逼真的数值模拟，以评估性能，可以预期的仪器上的当前一代。我们在实验室进行了第一次实验验证，这表明，准静态像差可以在观测期间通过日冕相位多样性进行校正。
2019-07-16 astro-ph.IM physics.optics
Standard FITS template for simulated astrophysical scenes with the WFIRST coronagraph
WFIRST日冕仪的科学调查小组（SIT）已经开始研究该仪器是否能够直接对来自系外行星的反射光进行成像，其对比度可降至恒星通量的10^-9。在这些高对比度的点源的检测需要产量估计和详细的建模的行星系统的图像，因为它通过望远镜的光学传播。虽然SIT可能会生成定制的天体物理场景，但通过内部散斑场传播的集成模型通常是在JPL完成的。在本白皮书中，我们提出了一种标准文件格式，以确保在制作原始天体物理场景的人员和将这些场景纳入其光学建模的JPL建模人员之间建立单一的分发系统。在其核心，我们的自定义文件格式使用FITS文件，并结合了包装天体物理场景的标准。这包括行星和恒星点源的光谱和天体测量信息，黄道光和可能作为污染物出现的河外源。坚持这样一个统一的数据分布格式是必要的，因为它确保了SIT和JPL建模人员之间的无缝工作流程，以实现理解WFIRST日冕仪的限制的目标。
2017-06-08 astro-ph.IM
High-contrast imaging in polychromatic light with the self-coherent camera
上下文在对系外行星直接成像的背景下，日冕仪通常被提议达到所需的非常高的对比度水平。然而，波前像差在其焦平面中引起散斑并限制其性能。目的。使用可变形反射镜的日冕上游的这些波前像差的主动校正是强制性的。这些像差需要校准，科学频道的焦平面波前传感技术正在开发中。其中之一，自相干相机，其中我们提出了最新的实验室结果。方法.我们在这里提出了一个增强的方法：我们直接最小化的散斑场在焦平面上的复振幅。使用四象限相位掩模日冕仪和32 x32致动器可变形反射镜的实验室测试在不同带宽的单色光和多色光中进行。结果在5 - 12 λ/D范围内，我们在单色光的焦平面上获得了优于3.10^-8（RMS）的对比度水平，以校正相位和振幅像差。在窄带（10 nm）中，同一区域的对比度水平为4.10^-8（RMS）。结论.对比度水平目前受到工作台上振幅像差的限制。我们确定了几个改进，可以实施，以提高我们的光学工作台在单色光以及在多色光的性能。
2014-02-24 astro-ph.IM
A Multi-wavelength Differential Imaging Experiment for the High Contrast Imaging Testbed
我们讨论的结果，多波长差分成像实验室实验的高对比度成像测试台（HCIT）在喷气推进实验室。HCIT在真空环境中将Lyot Coronagulum与Xeros变形镜结合在一起，以模拟太空望远镜，以便测试未来系外行星Coronagulum任务的技术和算法。目前，地基望远镜利用光谱差分成像（SDI）技术已经实现了对散斑噪声的有效抑制。我们测试地面SDI是否可以推广到一个非同步的光谱差分成像技术（NSDI）的空间任务。在我们的实验室实验中，在标称对比度值为10^-6、10^-7、10^-8和10^-9时，采集了一系列以0.762 um处的O2（A）吸收特征为中心的5个滤波器图像。在黑洞之外，图像的单个差异将对比度提高了约6倍。在黑洞内部，我们发现了显著的散斑色差，其作为从零化波长的波长偏移的函数，导致在整个~80 nm带宽上的对比度下降7.2倍。这种效应可能源于当前掩星的色彩行为。目前正在开发新的，更少的彩色遮光器，我们希望这些新的遮光器将解决斑点色差问题。
2009-06-01 astro-ph.IM
Observing Exoplanets with High Dispersion Coronagraphy. I. The scientific potential of current and next-generation large ground and space telescopes
由于系外行星与其宿主恒星之间的角距很小，对比度很高，因此对系外行星进行直接成像是一项艰巨的技术挑战。高色散日冕照相术（HDC）是一种对宜居带中的类地行星实现前所未有的灵敏度的途径。在这里，我们提出了一个框架来模拟HDC观测和数据分析。这些模拟的目标是对各种仪器配置、目标类型和科学案例的原始星光抑制和光谱分辨率之间的权衡进行详细分析。我们预测了凯克天文台的HDC仪器在近红外波段表征直接成像的气体巨行星的性能。我们还模拟了HDC观测的类地行星使用下一代地基（TMT）和空间基地望远镜（HabEx和LUVOIR）。我们的结论是，地面ELT更适合HDC的观测类地行星比未来的空间任务，由于收集面积的相当大的差异。对于地面望远镜，HDC观测可以在10 $^{-4}$星光抑制水平下在M矮星周围的宜居带探测到一颗类地行星。与10个$^{-7}$行星/恒星对比度相比，HDC将星光抑制要求放宽了10个$^3$。对于天基望远镜，探测器噪声将是光谱分辨率高于10 $^4$的主要限制。考虑到探测器噪声和斑点色噪声，R=400（1600）是HabEx（LUVOIR）的最佳光谱分辨率。对于HabEx（LUVOIR），探测行星/恒星对比度= $6.1\times10^{-11}$的行星的相应星光抑制要求放宽了10（100）倍。
2017-03-29 astro-ph.EP astro-ph.IM
CoronaGraph Instrument Reference stars for Exoplanets (CorGI-REx) I. Preliminary Vetting and Implications for the Roman Coronagraph and Habitable Worlds Observatory
University of Arizona（亚利桑那大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；NASA Ames Research Center（美国国家航空航天局艾姆斯研究中心）；Bay Area Environmental Research Institute（湾区环境研究所）；Max Planck Institute for Astronomy（马克斯·普朗克天文学研究所）；Cornell University（康奈尔大学）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）；University of Notre Dame（圣母大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Northwestern University（西北大学）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）
罗马冠冕仪需筛选高对比度参考星以实现高精度系外行星成像，本文初步评估了40颗候选星并探讨其对观测规划的影响。
2025-11-12 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Compensation of high-order quasi-static aberrations on SPHERE with the coronagraphic phase diversity (COFFEE)
专门用于高对比度成像的第二代仪器SPHERE不久将在欧洲甚大望远镜上运行。这样的仪器依赖于一个极端的自适应光学系统，它与一个抑制大部分衍射恒星光的日冕仪相结合。然而，日冕仪的性能受到准静态像差的强烈限制，这些像差在科学图像平面上产生长寿命的斑点，很容易被误认为是行星。因此，最终的性能受到波前传感器和科学相机之间不可避免的差分像差的限制，必须对其进行估计和补偿。本文采用COFFEE方法对SPHERE的准静态像差进行测量和补偿。COFFEE（用于太阳系外行星探测的日冕照相焦平面波前估计）包括将相位分集扩展到日冕照相成像，仅使用科学相机记录的两个焦平面图像来估计准静态像差，包括差分像差。在本文中，我们使用从SPHERE的红外探测器IRDIS记录的日冕图像来估计日冕上游的像差，然后使用SPHERE的极端自适应光学环路SAXO进行补偿。我们首先验证的能力COFFEE估计高阶像差估计校准的影响函数模式引入的上游的日冕。然后，我们使用COFFEE在原来的迭代补偿过程中，以补偿估计的像差，导致对比度改善的一个因素，从1.4到4.7之间变化的2l/D和15 l/D的IRDIS。补偿过程的性能也通过仿真进行了评估。实验结果和这些模拟之间的一个很好的匹配。
2014-09-08 astro-ph.IM
