Apodized Lyot Coronagraph for VLT-SPHERE: Laboratory tests and performances of a first prototype in the visible
我们提出了一些高动态范围成像的活动，周围的日冕测试台的A.A. H.菲佐（尼斯）。他们关注的研究和开发的变迹Lyot日冕物质抛射（ALC）的VLT-SPHERE仪器和实验结果，从我们的测试平台工作在可见光域。我们通过数值模拟确定了变迹滤波器的性能指标，寻找了最佳的制造工艺，给出了第一个变迹滤波器原型在可见光区的实验测试结果和ALC调零性能。测试特别关注切趾器特性（平均透射径向轮廓，全球反射率和可见光透射率），ALC调零性能与预期相比，ALC性能对其组件未对准的敏感性。
2009-01-16 astro-ph.IM
High Performance Lyot and PIAA Coronagraphy for Arbitrarily shaped Telescope Apertures
两个高性能的日冕照相方法兼容的分段和阻碍望远镜瞳孔描述。这两个概念使用入射光瞳振幅变迹和组合的相位和振幅焦平面掩模来实现轴上点源的完全日冕消光。第一个概念称为变迹光瞳复合掩模Lyot冠状变迹（APCMLC），依赖于透射掩模来执行光瞳变迹，而第二个概念称为相位诱导振幅变迹复合掩模冠状变迹（PIAACMC），使用光束重映射来进行无损变迹。理论上，这两种概念都提供了单色光中点光源的完全日冕消光（无限对比度），具有高通量和亚λ/D内部工作角，而不管孔径形状如何。PIAACMC提供接近100%的吞吐量，并接近第一原理所规定的基本电晕放电性能极限。描述了单色光的任意孔径日冕仪的设计步骤。APCMLC和更高性能的PIAACMC的设计显示了几个整体和分段孔径，如斯巴鲁望远镜，巨型麦哲伦望远镜（GMT），三十米望远镜（TMT），欧洲极大望远镜（E-ELT）和大双目望远镜（LBT）的孔径。宽带光的性能也被量化，这表明单色设计适用于地面望远镜高达20%的宽光谱带。
2013-05-29 astro-ph.IM
Apodized Pupil Lyot Coronagraphs with arbitrary aperture telescopes: novel designs using hybrid focal plane masks
系外行星成像和光谱学现在通常由大型地面天文台（例如Gemini/GPI，VLT/SPHERE或Subaru/SCExAO）的专用仪器实现。除了极端自适应光学（ExAO）和后处理方法外，这些设施还利用最先进的日冕仪来抑制被观测恒星的光线，从而能够观测星周环境。Apodized Pupil Lyot Coronagulum（APLC）是当前一代仪器中领先的冠状基线之一。该概念结合了光瞳变迹、不透明焦平面掩模（FPM）和Lyot光阑。APLC可以针对一系列应用进行优化，并且存在用于宽带光中$10^{10}$对比度的轴上分段孔径望远镜的设计。在这次交流中，我们提出了新的设计，进一步推动这一概念的限制，通过修改FPM的性质，从其标准的不透明掩模，以一个较小的大小由圆形相移区包围的掩蔽点。我们提出了这个新概念的形式主义，解决方案找到两种可能的应用：1）升级当前一代ExAO日冕仪，因为这些解决方案与现有设计保持兼容，并将提供更好的内部工作角、对比度和吞吐量，以及2）用于未来旗舰任务（如LUVOIR）的$10^{10}$对比度的日冕仪，其目标是增加现有设计的吞吐量，以观测附近恒星周围的类地行星。
2019-03-18 astro-ph.IM
Apodized pupil Lyot coronagraphs designs for future segmented space telescopes
位于未来旗舰空间天文台上的日冕星光抑制系统提供了一个有希望的途径，可以对类地系外行星进行成像，并在其大气光谱中寻找生物标志物。美国航天局的一个任务概念，可以作为实现这一科学突破的平台，是大型紫外/光学/红外探测器（LUVOIR）。这一飞行任务还将利用一套多波长仪器处理天体物理学的广泛专题。变迹光瞳Lyot日冕仪（APLC）是该社区正在评估的几个日冕仪设计家族之一，作为NASA系外行星探索计划分段孔径日冕仪设计和分析（SCDA）团队的一部分。APLC是一种Lyot式的日冕物质抛射器，通过对轴上场的一系列振幅操作来抑制星光。鉴于一套七个合理的分段望远镜孔径，我们已经开发了一个面向对象的软件工具包，自动化的探索成千上万的APLC设计参数组合。这使我们能够凭经验建立行星吞吐量和望远镜孔径几何形状，内部工作角，带宽和对比度之间的关系。在参数空间探索的同时，我们研究了几种策略，以提高APLC设计的制造和对准误差的鲁棒性。我们还研究了APLC与波前控制或复杂焦平面掩模的结合，以提高内部工作角和吞吐量。基于设计参考飞行任务模拟的初步科学产量评估表明，APLC是一个非常有竞争力的概念，用于像LUVOIR这样的飞行任务调查当地的地球外人口。
2019-04-25 astro-ph.IM
APLC-Optimization: an apodized pupil Lyot coronagraph design survey toolkit
我们提出了一个公开的软件包开发的探索变迹光瞳Lyot日冕（APLC）的解决方案，各种望远镜架构。特别是，该软件包针对给定的焦平面掩模和Lyot光阑几何形状优化了APLC的切趾器组件，以满足一组约束条件（对比度、带宽等）。在给定的焦平面区域（即暗区）中的日冕强度。该软件包结合了高对比度成像模拟软件包HCIPy和第三方数学优化器（Guidelines），以计算线性优化的二进制掩模，从而最大限度地提高透射率。我们提供了几个不同的望远镜几何形状，包括双子座行星成像仪（GPI）和高对比度成像仪的复杂孔径望远镜（HiCAT）测试平台的应用程序的例子。最后，我们总结了2020年NASA十年调查推荐的6~m孔径离轴空间望远镜的初步设计调查结果，探索了不同段尺寸的APLC解决方案。然后，我们使用基于对的分析模型从空间（PASTIS）进行分割波前误差容限分析这些解决方案。
2022-10-06 astro-ph.IM
The Roman Coronagraph Community Participation Program: Using the Zernike wavefront sensor for a full characterisation of the Roman Space Telescope and the Coronagraph Instrument
Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM（艾克斯马赛大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Laboratoire Lagrange, Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS（拉格朗日实验室，蔚蓝海岸大学，蔚蓝海岸天文台）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（喷气推进实验室，加州理工学院）
本研究主张启用罗曼空间望远镜日冕仪（CGI）搭载的双路泽尼克波前传感器（ZWFS），利用罗曼社区参与计划（CPP）的工具分析其灵敏度，以保障罗曼天文台稳定性并为HWO铺路。
2026-08-19 astro-ph.IM
Phase-Apodized-Pupil Lyot Coronagraphs for Arbitrary Telescope Pupils
相位变迹光瞳Lyot冠状荧光（PAPLC）是变迹光瞳Lyot冠状荧光（APLC）和变迹相位板（APP）冠状荧光的一种组合。我们描述了一种数值优化方法，以获得全局最优的解决方案的相位切趾器为任意望远镜的瞳孔，基于复振幅传输的切趾器和电场在后日冕焦平面的线性映射。具有环形焦平面掩模和点对称暗区的PAPLC与其相应的APLC类似地执行。然而，使用刀口焦平面掩模和单侧暗区，PAPLC在$10^{-10}$的对比度下产生与$1.4λ/D$一样接近的内部工作角，并且对于中心遮蔽高达30%的望远镜孔径，最大日冕照相后吞吐量>75%。我们提出了针对VLT/SPHERE仪器和LUVOIR-A孔径优化的刀口PAPLC设计。这些设计表明，刀口PAPLC保持其性能，即使是现实的望远镜瞳孔支柱，部分和非圆形的外边缘。
2019-08-07 astro-ph.EP astro-ph.IM
A dual-mask coronagraph for observing faint companions to binary stars
用传统的日冕照相方法观测双星的微弱伴星是具有挑战性的，因为如果它们的散射光不被抑制，这两个目标都将足够明亮，足以掩盖附近任何微弱的伴星。我们建议使用变迹的瞳孔Lyot日冕仪和一对主动控制的图像平面掩模来同时抑制双星的日冕检查。的性能进行了比较，成像与带限掩模，双掩模Lyot电晕放电和没有电晕放电在所有。还描述了用于掩模的成像过程和控制系统。
2011-03-16 astro-ph.IM
Design, analysis, and testing of a microdot apodizer for the apodized pupil Lyot coronagraph (Research note). III. Application to extremely large telescopes
变迹光瞳Lyot日冕是近年来研究最多的星光抵消概念之一。为现在的8米级望远镜建造的极端自适应光学仪器将与这样的日冕一起工作，用于微弱恒星同伴的成像和光谱学。在VLT-SPHERE项目（~2012年）的背景下开发了早期演示器之后，我们制造并测试了为超大望远镜设计的第二个APLC原型。本研究是在欧洲ELT（~2018）EPICS仪器项目的背景下进行的，在此阶段需要进行概念验证。我们的原型是专门为欧洲ELT的瞳孔，考虑到其大的中心遮光率（30%）。近红外实验室的结果进行了比较与模拟。我们表现出良好的协议与理论。在7和12 λ/D时，峰值衰减达到295，对比度分别达到10^-5和10^-6。我们表明，APLC是能够保持这些对比度的望远镜在15%至30%的范围内的中心遮蔽比，我们报告说，这些性能可以实现在一个宽的波长带通（BW = 24%）。此外，我们报告改进的精度控制的本地传输的制造的微点切趾到以前的原型。局部轮廓误差小于2%。证明了用微粒制成的APLC的成熟性和重现性。切趾瞳孔Lyot冠状动脉被证实是一个相关的候选人与ELT的高对比度成像。
2010-09-06 astro-ph.IM
Apodized phase mask coronagraphs for arbitrary apertures
相位掩模日冕仪可以被视为线性系统，其在光瞳平面中空间地重新分布由望远镜收集的能量。理想情况下，大部分同轴光必须被阻挡在孔径之外，并被Lyot光阑阻挡，而几乎所有的离轴光必须通过它。离轴望远镜的无障碍圆形孔径使这成为可能，但所有主要的望远镜都是同轴的，这些日冕仪的性能因中心障碍而大大降低。它们的性能可以通过使用额外的优化设计的切趾器来恢复，该切趾器改变第一光瞳平面中的振幅，使得轴上光被拒绝在望远镜的被阻挡的孔径之外。通过对Lyot光阑不遮挡的电场极值设置约束条件，使切趾器的透射率最大化，建立了数值优化模型。的coronagraphic图像相比，一个非切趾相位掩模coronagraphic提供和分析之间存在的折衷的切趾器传输和Lyot停止属性。解的存在和掩模透射取决于孔径和Lyot光阑几何形状，以及对轴上衰减设置的约束。系统吞吐量是Lyot停止传输的凹函数。在VLT类孔径的情况下，与四象限相位掩模相关联的0.16至0.92的透射比的切趾器在距离恒星1 λ/D处提供低至几个1 e-10的对比度。对于具有0.88传输的切趾器和具有0.69传输的Lyot光阑，系统的最大吞吐量为0.64。优化切趾器的涡流相位掩模需要的计算时间比在前面的情况下长得多，并没有结果，该掩模。
2012-12-26 astro-ph.IM
Estimating low-order aberrations through a Lyot coronagraph with a Zernike wavefront sensor for exoplanet imaging
对系外地球进行成像是一项令人兴奋但具有挑战性的任务，因为这些行星与其主星之间的对比度为10^-10，距离小于100质量。大型分段孔径太空望远镜能够实现观测大量行星所需的灵敏度。结合日冕仪与波前控制，他们提出了一个有前途的途径，以产生一个高对比度的区域，在图像中观察到的恒星。另一个关键方面是望远镜指向，聚焦和望远镜主镜部分的共相位所需的稳定性，以便对岩石行星进行数小时至数天的长时间曝光观测。这些波前误差应该稳定到几十皮米RMS，需要在观测序列期间对这些误差进行永久主动校正。为了校准这些指向误差和其他关键的低阶像差，我们提出了一个波前传感路径的基础上Zernike相衬方法来分析的星光被过滤出的日冕在望远镜焦点。在这项工作中，我们提出了分析检索的传入的低阶像差的星光光束，过滤出的切趾光瞳Lyot Coronaglium，一个领先的coronaglium类型的星光抑制。我们实现这种方法的数值主动控制这些像差，并提出了一个应用程序与我们的第一个实验结果的高对比度成像仪的复杂孔径望远镜（HiCAT）的测试平台，STScI测试平台与未来的大型空间天文台，如LUVOIR和HabEx，两个美国宇航局的旗舰任务概念地球孪生观测。
2020-12-15 astro-ph.IM
Shaped Pupil Lyot Coronagraphs: High-Contrast Solutions for Restricted Focal Planes
变迹光瞳和成形光瞳的日冕仪利用振幅掩模的夫琅禾费衍射特性在目标恒星附近产生高对比度区域。在这里，我们提出了一个混合coronagestion架构，其中一个二进制的，硬边形状的瞳孔掩模取代了灰，顺利切趾的切趾瞳孔Lyot coronagestion（APLC）。对于该配置中的任何对比度和带宽目标，只要规定的对比度区域被限制在图像中的有限区域，成形的光瞳就是具有最高透射率的变迹器。我们将星光抵消机制与常规APLC的星光抵消机制联系起来。我们引入了一类新的解决方案，其中的振幅轮廓的Lyot停止，而不是被固定作为一个填充的复制品的望远镜孔径，联合优化与切趾。最后，我们描述了形状的瞳孔Lyot日冕仪（SPLC）的宽视场红外巡天望远镜天体物理聚焦望远镜资产（WFIRST AFTA）日冕仪的基线架构的设计。这些SPLCs有助于实现WFIRST-AFTA任务的两个科学目标：（1）宽带光谱学，以确定反射星光中系外行星大气的特征;（2）碎片盘成像。
2016-01-19 astro-ph.EP astro-ph.IM
Analysis of nulling phase functions suitable to image plane coronagraphy
日冕测量是一种非常有效的技术，用于识别和表征在其母星的宜居带内运行的太阳系外行星，特别是在空间环境中使用时。一个重要的日冕仪家族基于位于光学系统中间像平面的相位板，其将星光传播到仪器的“Lyot”出射光瞳平面之外。在这次通信中，我们提出了一组候选的相位函数产生一个中心零在Lyot平面，并研究它如何传播到图像平面的日冕。这些功能包括线性方位角相位斜坡（众所周知的光学涡旋），方位角余弦调制的相位分布，和圆形相位光栅。数值模拟的预期零深度，内部工作角，指向误差的敏感性，位于光瞳或图像平面的中心遮挡的影响，和有效的吞吐量，包括图像掩模和Lyot停止传输。初步结论是，方位余弦函数作为一种有趣的替代方案出现在整数拓扑荷的经典光学涡旋。
2016-07-06 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
ALF: an asymmetric Lyot wavefront sensor for the ELT/METIS vortex coronagraph
针对METIS涡旋日冕仪，提出结合非对称Lyot光阑与机器学习的波前传感方法，以解决非共路像差和大气水汽湍流问题，提升高对比度成像性能。
2024-07-19 astro-ph.IM
Lyot-plane phase masks for improved high-contrast imaging with a vortex coronagraph
涡旋日冕仪是一种光学仪器，可以精确地去除轴上的星光，从而在与恒星的小角度分离处进行高对比度成像，从而为直接探测和表征系外行星和星周盘提供了至关重要的能力。具有孔径障碍物的望远镜，如副镜和蜘蛛支撑结构，需要先进的日冕设计来提供足够的星光抑制。我们引入了一个相位只有Lyot平面光学的涡旋日冕，提供了更好的对比度性能的望远镜与复杂的孔径。欧洲极大望远镜（E-ELT）的潜在解决方案进行了描述和比较。添加Lyot平面相位掩模将残余星光重新定位远离像平面的区域，从而减少恒星噪声并提高对离轴同伴的灵敏度。使用迭代相位恢复算法计算相位掩模。在数值上，我们实现了一个对比度的顺序$10^{-6}$的伴星与角位移一样小的$4~λ/D$与E-ELT型光圈。即使在存在像差的情况下，与单独的常规涡旋电晕放电或优化的光瞳平面相位元件相比，预期改进的性能。
2015-09-18 astro-ph.IM physics.optics
Zernike amplitude pupil apodization for vortex coronagraphy with obscured apertures
本文提出了一套用于具有遮挡孔径的望远镜上的涡旋日冕仪的瞳孔变迹函数。我们分析表明，实值泽尔尼克多项式的瞳孔振幅提供理想的轴上星光抵消时，适用于未遮挡的圆形孔径。涡旋相元的电荷必须是一个非零的偶数，大于Zernike多项式的方位阶的次数和绝对值之和。Zernike多项式的零值线和点，或其线性组合，可以与地面望远镜的瞳孔中的障碍物相匹配，以提高涡旋日冕仪所实现的对比度。这种方法在存在中心遮蔽和径向支撑结构的情况下工作良好。我们分析了对比度，离轴吞吐量，和后日冕点扩散函数的切趾涡日冕为欧洲极大望远镜（E-ELT）设计的。这种技术在具有大型遮蔽支撑结构的孔径上提供了非常好的性能，类似于未来30- 40米级地面望远镜的支撑结构。
2015-02-10 astro-ph.IM physics.optics
The MICADO first light imager for the ELT: Testing the Lyot coronograph prototypes
本文介绍 ELT 首光成像仪 MICADO 的高对比度成像模式设计，并报告其 Lyot 日冕仪原型的研制与测试进展。
2024-11-20 astro-ph.IM
Exploiting symmetries and progressive refinement for apodized pupil Lyot coronagraph design
现代电晕放电设计依赖于先进的大规模优化过程，需要不断增加的计算资源。在本文中，我们限制自己的设计变迹瞳孔Lyot冠状图（APLCs）。为了为未来的巨型太空望远镜制作APLC设计，我们需要对切趾器进行精细采样，以解决望远镜瞳孔中的所有小特征，例如片段间隙。此外，我们要求电晕放电器在宽带光下工作，并且对Lyot光阑的小偏差不敏感。对于未来的设计，我们希望包括被动抑制低阶像差和有限的恒星直径。这种优化的内存需求将超过问题矩阵本身的数TB。因此，我们希望减少变量和约束的数量，以最小化问题矩阵的大小。我们展示了如何对称的瞳孔和Lyot停止表示在完整的优化问题，并允许删除变量和约束。每一个镜像对称都将问题的规模缩小了四倍。其次，我们引入了渐进式细化，它使用低分辨率优化作为更高分辨率的先验。这使我们能够从高分辨率优化中删除大多数变量。这两项改进加在一起，所需的计算机内存减少了256倍，速度也相应提高。这允许焦平面掩模和Lyot光阑几何结构的相空间的更大探索，以及对Lyot光阑未对准的灵敏度的更容易的模拟。此外，切趾器现在可以在其原生制造分辨率下进行优化。
2020-12-18 astro-ph.EP astro-ph.IM
Low-order wavefront control using a Zernike sensor through Lyot coronagraphs for exoplanet imaging: II. Concurrent operation with stroke minimization
本研究在HiCAT测试台上异步运行高阶暗孔挖掘与低阶Zernike波前控制回路，验证了二者并行操作能有效抑制串扰，将暗孔对比度保持在优于5x10-8并提升稳定性，为未来大型空间望远镜的系外行星成像提供了有效路径。
2023-01-09 astro-ph.IM
High-contrast imager for complex aperture telescopes (HiCAT): 11. System-level demonstration of the Apodized Pupil Lyot Coronagraph with a segmented aperture in air
本研究在HiCAT测试平台上系统级演示了APLC日冕仪，在分段孔径空气中实现6×10^-8（9%带宽）和2.4×10^-8（3%带宽）的高对比度，为未来宜居世界天文台提供关键验证。
2024-09-19 astro-ph.IM
Zernike Mode Sorting with Vortex Phase Filters: Perfect Coronagraphs and Ideal Wavefront Sensors
本文提出一种基于涡旋相位滤波器的泽尼克模式排序架构，可实现无损无串扰的波前传感与日冕仪，达到量子灵敏度极限，助力系外行星高对比度成像。
2025-10-24 astro-ph.IM physics.optics
Optimal Design of Shaped Pupil Lyot Coronagraph for China's Large Segmented Telescope
College of Future Technology, Peking University（北京大学未来技术学院）；Academy for Advanced Interdisciplinary Studies, Peking University（北京大学前沿交叉学科研究院）；National Biomedical Imaging Center, Peking University（北京大学国家生物医学成像中心）；Department of Astronomy, Xiamen University（厦门大学天文学系）；State Key Laboratory of Dark Matter Physics, Tsung-Dao Lee Institute & School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院李政道研究所暗物质物理全国重点实验室）；Department of Astronomy, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院天文学系）；The Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Peking University（北京大学科维理天文与天体物理研究所）；CAS Key Laboratory of Optical Astronomy, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台光学天文重点实验室）
本研究针对中国 EAST、LOT 等大口径拼接望远镜，优化设计了结合双变形镜自适应光学的成形光瞳 Lyot 日冕仪，模拟显示其可在 V、H、K 波段实现约 10⁻⁶~10⁻⁷ 的原始对比度，为高对比度系外行星成像提供了有前景的架构。
2026-10-15 astro-ph.IM
Low-order wavefront control using a Zernike sensor through Lyot coronagraphs for exoplanet imaging
结合大型分段空间望远镜，日冕照相术和波前控制方法是一个有前途的解决方案，以产生一个黑洞（DH）的观测恒星的日冕照相图像和研究行星的同伴。这种高对比度设施的热和机械演化导致波前漂移，在观测时间内降低DH对比度，从而限制了检索行星信号的能力。Lyot式日冕仪是一种星光抑制系统，它用不透明的焦平面掩模（FPM）去除了观测到的未分辨恒星图像的中心部分，即点扩散函数。当用包含蚀刻针孔的平面镜实现时，掩模通过针孔拒绝部分星光，这可以用于检索关于低阶像差的信息。我们提出了一种主动控制方案，使用Zernike波前传感器（ZWFS）来分析被FPM拒绝的光，控制低阶像差，并稳定DH对比度。在模拟和实验室中表征传感器行为之前，首先提出了概念形式主义。然后，我们进行实验测试，以验证使用ZWFS的HiCAT测试平台上的波前控制回路。通过控制前11个Zernike模式，我们显示了波前误差标准差的减少，通过使用ZWFS的开环和闭环操作之间的一个因子高达9。在存在波前扰动的情况下，我们证明了该控制回路能够将DH对比度稳定在7 × 10 ^-8左右，标准偏差为7 × 10 ^-9。ZWFS的主动控制证明了在Lyot日冕仪中使用FPM过滤光束来控制和稳定低阶波前像差和DH对比度以用于未来空间任务的系外行星成像是一种有前途的解决方案。
2022-04-13 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
Vortex coronagraph: revisiting the phase retrieval properties via Zernike analysis
本文通过Zernike分析重新审视涡旋日冕仪的相位恢复特性，提出二阶展开方法，证明标量涡旋日冕仪图像可用于实际中无歧义的焦平面波前传感。
2024-07-19 astro-ph.IM physics.optics
Dual Purpose Lyot Coronagraph Masks for Simultaneous High-Contrast Imaging and High-Resolution Wavefront Sensing
为实现空间望远镜对地球级系外行星的直接高对比度成像，研究团队设计测试双用途Lyot日冕仪掩模，利用带外光同步实现波前传感与高对比度成像维持，还提出含超表面的二代方案并将在NASA HCIT开展测试。
2023-08-21 astro-ph.IM physics.optics
Apodized Pupil Lyot Coronagraphs for Arbitrary Apertures. IV. Reduced Inner Working Angle and Increased Robustness to Low-Order Aberrations
变迹光瞳Lyot日冕仪（APLC）是安装在最近部署的仪器Palomar/P1640、Gemini/GPI和VLT/SPHERE上的衍射抑制系统，用于对星周环境进行直接成像和光谱分析。使用一个长切趾，目前的实现提供原始对比度下降到$10^{-7}$在0.2弧秒从一个恒星在一个宽的带通（20\%），在存在的中央障碍和支柱，使年轻或大质量气态行星的研究。在较小的分离度下观察较老或较轻的伴星需要改进内部工作角（IWA）和对比度，但最初用于这些设计的方法无法完全探索参数空间。在这里，我们提出了一种新的方法来提高APLC的性能。我们的方法依赖于线性特性的日冕电场与切趾在任何波长的数值解产生日冕恒星图像的高对比度区域在宽带光。我们通过考虑不同的孔径几何形状，对比度水平，暗区尺寸，带通和焦平面掩模尺寸来探索参数空间。我们提出了一个应用这些解决方案的情况下，双子座/GPI的设计提供了$10^{-8}$原始对比度为0.19弧秒，并提供了显着降低的灵敏度，低阶像差相比，目前的实施。还发现了最佳解决方案，以达到$10^{-10}$对比度的宽带光，无论望远镜孔径的形状（特别是中央障碍的大小），有效的IWA在$2-3.5λ/D$范围内，因此使APLC的一个合适的选择，为未来的系外行星直接成像仪在地面或空间。
2014-12-08 astro-ph.EP astro-ph.IM
Wavefront sensing and control in space-based coronagraph instruments using Zernike's phase-contrast method
未来配备日冕仪的太空望远镜将使用波前传感器（WFS）来测量和校正相位误差，并稳定高对比度图像中的恒星强度。HabEx和LUVOIR任务概念采用Zernike波前传感器（ZWFS）作为基线，该传感器使用Zernike的相位对比方法将光瞳中的相位转换为WFS探测器的强度。在这些潜在的未来任务的准备，我们实验证明了ZWFS在日冕仪上的十年调查测试台在高对比度成像测试台设施在美国宇航局的喷气推进实验室。我们验证了ZWFS可以测量低和中等空间频率像差的变形镜的控制极限，表面高度灵敏度小至1 pm，使用类似的配置HabEx和LUVOIR的概念。此外，我们证明了闭环控制，解决个别DM致动器，与理论模型一致的残差。此外，我们预测的ZWFS对未来的空间望远镜使用自然星光从各种光谱类型的预期性能。最具挑战性的场景需要约1小时的积分时间来实现皮米灵敏度。通过使用内部或外部激光源用于感测目的，该时间尺度可以大大减少。这里提出的实验结果和理论预测在下一代带有日冕仪的空间望远镜的背景下推进了WFS技术。
2020-11-03 astro-ph.IM physics.optics
Apodized pupil Lyot coronagraphs for arbitrary apertures. V. Hybrid Shaped Pupil designs for imaging Earth-like planets with future space observatories
我们介绍了一类新的解决方案，变迹光瞳Lyot日冕仪（APLC）与分段孔径望远镜，以消除宽带衍射光从恒星的对比度水平为$10^{10}$。这些新的日冕仪提供了关键的进步，可以在未来的大型太空任务中对地球双胞胎进行直接成像和光谱分析。基于成形光瞳（SP）切趾优化，我们的方法使系统的二维优化，以解决任何孔径功能，如中央障碍，支持结构或段间隙。我们用一个设计来说明这种技术，对于一个12 m的分段望远镜，在中心波长为$λ_0=$ 500 nm的10%带通上，可以达到34 mas的$10^{10}$对比度水平。这些设计可以特别针对分辨恒星的存在进行优化，在我们的例子中，恒星的角尺寸高达1.1\，mas。这将允许探测位于4.41，pc以外的类太阳恒星附近，因此完全消除了这种担忧。如果具有类地行星的恒星比例为$η_{\Earth}=0.1$，吞吐量为18%，假设一个完美的稳定波前，仅考虑光子噪声，在为期五年的任务期间，利用这种设计和一台12 m的太空望远镜可以在附近恒星周围探测到12.5个系外地球候选者，其中两年专门用于系外地球探测（一年的曝光时间和另一年的开销）。我们新的混合APLC/SP解决方案代表了基于现有掩模技术并与分段孔径兼容的日冕的第一个数值解，并且可以提供与探测和研究附近恒星周围的类地行星兼容的对比度。它们代表着朝着在未来大型空间飞行任务中实现这些科学目标迈出的重要一步。
2016-01-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
Calibration of quasi-static aberrations in exoplanet direct-imaging instruments with a Zernike phase-mask sensor. III. On-sky validation in VLT/SPHERE
使用极端自适应光学和日冕照相术的第二代系外行星成像仪显示了它们在研究近距离星周环境、探测新的伴星和帮助了解它们的物理特性方面的巨大潜力。然而，在非常小的角分离，他们的性能在对比度是有限的几个因素：复杂的望远镜光瞳衍射不完全取消日冕，残留的动态波前误差，色波前误差，和波前误差所造成的非共路像差（NCPA）。在以前的工作中，我们演示了使用泽尔尼克波前传感器称为ZELDA感测NCPA在VLT/SPHERE和他们的补偿。在目前的工作中，我们将进入下一个步骤，使用ZELDA进行NCPA补偿的天空验证。我们开始通过再现以前的结果的内部源，并表明，1和15个周期/瞳孔之间集成的像差的量减少了5倍，这转化为原始对比度的增益在2和3之间低于300 mas。在天空中，我们证明了NCPA补偿工作在闭环中，导致像差量的衰减约为2倍。然而，我们确定了传感器的灵敏度损失，这只能部分解释为内部和天空测量之间的Strehl比的差异。在ExAO校正区域，天空上的日冕成像在原始对比度上最多提高2.5倍。我们使用coronagraphic图像重建的仪器的详细模型的基础上，以证明内部和对天空的原始对比度可以精确地解释，我们建立NCPA补偿后的观察到的性能不再受到限制的不适当的补偿像差，但由当前的变迹光瞳Lyot coronagraphic设计。[删节]
2019-07-25 astro-ph.IM
GPI 2.0: Optical Designs for the Upgrade of the Gemini Planet Imager Coronagraphic system
双子座行星成像仪（GPI）是一个积分场摄谱仪（IFS）和日冕仪，是少数几个最适合对亚恒星伴星进行高对比度直接成像的当代仪器之一。该仪器正在升级，并从目前安装在智利Cerro Pachon的双子座南天文台移至莫纳克亚山上的双子座北天文台（俗称“GPI 2.0”）。我们提出的设计，已经开发的GPI 2.0的一部分，涉及到升级的GPI日冕系统的各种光学组件。更具体地说，我们提出了切趾器和Lyot光阑（LS）的新设计，这些设计在暗区的内部工作角处实现了更好的原始对比度，并提高了核心吞吐量，同时保持了对LS未对准的类似水平的鲁棒性。为了生成这些升级的设计，我们使用我们自己的公开可用的软件包，称为APLC-Optimization，该软件包将商业线性求解器（Guideline）与高对比度成像模拟包（HCIPy）相结合，以便通过切趾相位lyot日冕仪（APLC）的模拟模型迭代地传播光，从而优化最佳的日冕仪性能指标。这些设计最近已经由一家商业制造商完成了平版印刷，并将在2023年GPI 2.0升空时投入使用。
2022-09-26 astro-ph.IM
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
Design study and first performance simulation of the ELT/MICADO focal plane coronagraphs
在本文中，我们提出的设计和预期的性能的经典Lyot日冕的高对比度成像模式的宽视场成像仪MICADO。MICADO是一个用于极大望远镜（ELT，以前的E-ELT）的近红外相机，具有宽视场，光谱和日冕照相能力。MICADO是ESO选择的首批轻型乐器之一。经过优化，可与MOARY模块提供的多共轭自适应光学校正一起工作，它还将利用望远镜的M4自适应镜进行SCAO校正，并进行高水平的轴上校正。在介绍MICADO高对比度成像模式的背景之后，我们描述了焦平面掩模和Lyot光阑的选择过程。我们还将展示在实际条件下获得的结果，考虑到AO残差，大气折射，噪声源和模拟观测角差分成像（ADI）模式。基于SPHERE对天空的结果，我们将讨论MICADO提供的对比度和角距的可实现的增益超过目前的10米级望远镜的仪器，特别是用于成像年轻的巨行星在非常短的距离附近的恒星以及行星在更广泛的轨道上围绕更遥远的恒星在年轻的恒星协会。
2018-04-04 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
Numerical modelling of the proposed WFIRST-AFTA coronagraphs and their predicted optical performances
WFIRST-AFTA 2.4米望远镜将在未来十年内为行星和盘的成像和光谱学提供一个日冕仪。然而，这台望远镜并不理想，因为它的孔径被遮住了。直到最近，才彻底研究了可以有效地与这种配置一起工作的电晕放电设计。AFTA项目选择了三种冠状效应设计，即混合Lyot、成形光瞳和相位诱导振幅变迹复合掩模冠状效应（PIAA-CMC）进行进一步开发。这些的真实测试平台演示才刚刚开始，因此目前评估其潜在性能的最可靠方法来自于结合衍射传播的数值建模，真实的系统模型以及模拟波前传感和控制。在这里，我们提出了目前的电晕放电设计的性能评估方法和结果。
2015-09-16 astro-ph.IM
Reduced Order Estimation of the Speckle Electric Field History for Space-Based Coronagraphs
在高对比度的天基日冕仪中，对最暗淡的系外行星成像的主要限制因素之一是残余星光（斑点）的时变性质。现代方法试图区分星光和其他光源的强度，但没有一种方法将天基系统的模型纳入其中，这种模型可以考虑到可变形反射镜的致动。相反，我们建议制定的电场方面的估计问题，同时允许抖动的变形镜。我们的降阶方法类似于基于强度的PCA（例如KLIP），尽管在某些假设下，它需要相当低数量的电场模式。我们说明了这一点的WFIRST混合动力Lyot日冕物质抛射的CNOSCO模拟。
2019-07-03 astro-ph.IM
Demonstration of high contrast with an obscured aperture with the WFIRST-AFTA shaped pupil coronagraph
WFIRST-AFTA任务研究中的日冕仪有两种日冕结构，成形瞳孔和混合Lyot，它们可以互换用于不同的观测场景。每种架构都依赖于新开发的掩模组件，以便在AFTA孔径存在的情况下发挥作用，因此两者都必须在任务之前成熟到高技术就绪水平（TRL）。一系列的里程碑被设置为跟踪仪器所需的技术的发展;在本文中，我们报告完成WFIRST-AFTA Coronagestone里程碑2-窄带$10^{-8}$对比度测试与静态像差的形状瞳孔-和即将到来的宽带Coronagestone里程碑5的计划。
2015-11-05 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
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
Gratis Mitigation of Polarization Aberration Effects in Coronagraphic Dark Holes
Dept. of Climate and Space Sciences, University of Michigan（密歇根大学气候与空间科学系）
本文提出利用变形镜响应相关性，在控制一个强度分量时同步降低其他偏振像差分量，实现日冕仪暗洞中偏振像差的免费缓解。
2026-05-28 astro-ph.IM
Experimental Validation for Serial Conjunction of Diffraction-limited Coronagraph and Fiber Nuller
本文通过实验验证 1DDLC 与光纤零化器串行组合系统，证明其可在偏离设计波长 6% 时将对比度抑制提升至约 3.5×10^-5，增强宽光谱带宽稳健性。
2025-07-24 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.optics
The space coronagraph optical bench (SCoOB): 3. Mueller matrix polarimetry of a coronagraphic exit pupil
本文在SCoOB高对比度成像测试平台上构建双旋转延迟器偏振计，通过测量穆勒矩阵直接表征日冕仪出射光瞳中的偏振像差，揭示偏振如何耦合到高对比度成像残差中。
2024-06-28 astro-ph.IM
The VORTEX coronagraphic test bench
本文介绍了列日大学的红外日冕测量实验台VODCA（Vortex Optical Demonstrator for Coronagraphic Applications）。实验台的目标是评估环形槽相位掩模（APPM）在近中红外波长的性能。AGPM是用金刚石制作的亚波长光栅二电荷涡旋电晕管（SGVC 2）。该实验台设计为完全消色差的，将由一个发射近红外至中红外的超连续激光源、几个抛物面、光阑和一个红外照相机组成。这样，我们将能够在M、L、K和H波段测试不同的AGPS。最终，该工作台还将允许计算日冕仪上的入射波前像差。反射式Lyot光阑将大部分恒星光发送到第二台相机以执行低阶波前传感。与可变形反射镜耦合的第二系统将允许波前像差的校正。我们还旨在测试其他前和/或后coronagraphic的概念，如最佳切趾。
2016-04-28 astro-ph.IM
Coronagraph-Integrated Wavefront Sensing with a Sparse Aperture Mask
恒星日冕的性能对光学像差高度敏感。为了有效地抑制太阳系外行星成像中的星光，必须确定和补偿进入日冕的低阶波前像差，如倾斜、散焦和彗差。先前的作者已经建立了用于波前感测的光瞳平面掩模（非冗余/稀疏孔径掩模和通常不对称的孔径掩模两者）的效用。在这里，我们展示了如何稀疏孔径掩模（SAM）可以集成与日冕测量低阶，微分相位像差。被日冕仪的焦平面光阑阻挡的星光被准直到中继光瞳，在那里掩模在随后的探测器上形成干涉条纹图案。我们的数值傅里叶传播模型表明，在条纹强度失真编码的信息是足够的，以准确地区分和估计泽尼克相位模式延伸从倾斜倾斜到径向度$n=5$，幅度高达$λ/20$ RMS。SAM传感器可以与Lyot和成形光瞳日冕仪（SPC）集成，而不会损害科学光束质量。我们表征的重建精度和低通量/短曝光时间条件下的性能，并将其放置在其他日冕波阵面传感方案的背景下。
2015-06-16 astro-ph.IM
The Space Coronagraph Optical Bench (SCoOB): 1. Design and Assembly of a Vacuum-compatible Coronagraph Testbed for Spaceborne High-Contrast Imaging Technology
星载日冕照相技术的发展对于在可见光下探测可居住的系外行星至关重要。在太空中，日冕仪能够绕过大气层的限制，达到更深的对比度，并检测靠近主星的微弱伴星。为了在类似飞行的环境中有效地测试这项技术，必须设计一个高对比度成像测试平台，用于在热真空（TVAC）室中运行。亚利桑那大学正在开发一个与TVAC兼容的高对比度成像试验台，其灵感来自以前的任务概念：日冕碎片和系外行星探索有效载荷（CDEEP）。该试验台目前在可见光波长下运行，并采用Boston Micromachines Kilo-C DM进行波前控制。矢量涡电晕放电和刀口Lyot电晕放电运行模式都在测试中。光学器件将安装在一个1 x 2米的隔离式光具座上，该光具座设计为在10^-8流明下工作，并实现10^-8或更好的原始对比度。我们的光学表面质量，校准程序，和第一光结果的验证。我们还报告的真空室中的测试台的整合的状态。
2022-08-01 astro-ph.IM
Fast Linearized Coronagraph Optimizer (FALCO) IV. Coronagraph design survey for obstructed and segmented apertures
未来空间望远镜上的日冕仪将首次能够直接探测和表征类太阳恒星周围的类地系外行星。近年来，由于NASA喷气推进实验室的系外行星探索计划领导的分段日冕设计和分析（SCDA）计划，对最佳光学日冕设计的追求取得了迅速进展。因此，出现了几种类型的高性能设计，这些设计利用双可变形反射镜来（1）校正光学像差和（2）抑制来自望远镜光瞳中的障碍物和不连续性的衍射星光。然而，用于计算最佳可变形反射镜表面的算法往往是计算密集型的，禁止大规模的设计调查。在这里，我们利用快速线性化日冕优化器（RAMCO），一个工具，允许快速优化变形镜的形状，探索权衡日冕设计的阻碍和分段的空间望远镜。我们比较了具有代表性的形状的瞳孔Lyot和旋涡日冕仪，两个最有前途的概念LUVOIR空间任务的概念设计。我们分析了每种设计的光学性能，包括它们的吞吐量和在低阶像差存在的情况下被动抑制来自部分分辨恒星的光的能力。我们的主要结果是，变形镜的切趾可以充分抑制衍射的支柱和段间的差距，其宽度是主镜直径的$\sim$ 0.1%的顺序检测地球大小的行星在几十毫弧秒从恒星。
2018-07-18 astro-ph.IM
Capabilities of ACAD-OSM, an active method for the correction of aperture discontinuities
未来天基和地基望远镜的孔径几何形状日益复杂，将限制下一代日冕仪对系外行星进行高对比度成像的性能。我们在这里提出了一种新的闭环优化技术，使用两个可变形反射镜来校正复杂孔径对日冕性能的影响，替代我们小组以前开发的ACAD技术。这种技术，ACAD-OSM，允许使用任何设计用于连续孔径的日冕仪，具有复杂的，分段的孔径，保持高性能的对比度和吞吐量。我们展示了这种技术在几种瞳孔几何形状（分段LUVOIR型孔径，WFIRST，ELTs）上的能力，为此我们使用几种可变形镜设置（尺寸，致动器数量，它们之间的间隔），coronagraphs（变迹瞳孔Lyot和涡旋coronagraphs）和光谱带宽获得了高对比度水平，这将有助于我们为未来的coronagraphic仪器提出建议。我们表明，这种主动技术的处理，没有任何修改的算法，改变或未知的光学像差或不连续性的瞳孔，包括光学设计失调，丢失的片段和相位误差。
2017-11-16 astro-ph.IM
Electric Field Conjugation for Ground Based High-Contrast Imaging: Robustness Study and Tests with the Project 1640 Coronagraph
电场共轭（EFC）算法在数值模拟和实验室实验中均显示出去除高对比度成像测量中散射星光的前景。为了准备部署EFC使用地面望远镜，我们调查的EFC的响应无法解释的偏差从一个理想的光学模型。我们探索的线性性质的算法，通过评估其响应的光学模型中的一系列不准确性，通常存在于真实的系统。我们发现，该算法是特别敏感的无响应变形镜（DM）致动器，错位的Lyot停止，和错位的焦平面掩模。与望远镜预期的值相比，振动和DM配准似乎不那么令人担忧。我们量化如何准确地必须模拟这些核心日冕成分，以确保成功的EFC校正。我们的结论是，虽然DM的条件可以限制对比度，EFC仍然可以用来提高高对比度成像观察的灵敏度。我们的研究结果已经通知了一个完整的EFC实施的发展，使用项目1640日冕在帕洛玛天文台。虽然专注于一个特定的工具，我们的结果是适用于许多coronagraphs，可能有兴趣采用EFC。
2017-10-18 astro-ph.IM
Coronagraph-based wavefront sensors for the high Strehl regime
本文提出基于二阶理想星冕仪与理想波前传感器相似性的双涡旋波前传感器（bivortex WFS），采用电荷-2涡旋掩模，在高斯特列尔比区域实现超越泽尼克波前传感器的灵敏度，并支持同时传感与星冕成像。
2024-10-23 astro-ph.IM
JWST/MIRI coronagraphic performances as measured on-sky
对直接成像的系外行星进行表征是詹姆斯·韦伯太空望远镜最令人期待的科学功能之一。中红外仪器MIRI能够在迄今为止从未实现的光谱范围内提供这类物体独特的空间分辨光度数据点。我们的目标是提出第一个天空对比度测量的MIRI的日冕仪。除了最长波长的经典Lyot日冕仪之外，这种观测模式还首次在空间望远镜中实现了四象限相位掩模的概念。我们观察了单个恒星和一系列参考星，以测量它们在探测器上传递时的原始对比度，以及参考减去的对比度。MIRI的日冕仪在最小角间距处（$1''$内）实现了大于$10^3$的原始对比度，而在更远的角间距处（超过$5\sim6''$）实现了大约$10^5$的原始对比度。减去未被电晕放电衰减的残留衍射光，有可能使最终对比度下降到背景和检测器限制的最大角间距处的噪声基底（在小于$1''$时是$10^4$的几倍）。MIRI日冕仪的表现与模拟结果一致。特别是，所有四个日冕仪的原始对比度与衍射模型完全一致。减去参考星得到的对比度也符合预期，并充分证明了两个四象限相位掩模（F1065C和F1140C）。在F1550C测得的最差对比度很可能是由于观测期间主镜相位像差的变化，而不是日冕本身的问题。我们没有在F2300C下使用Lyot掩模执行参考星减法，但我们预计它会将对比度降低到噪底。
2022-07-22 astro-ph.EP astro-ph.IM
Polarization aberration modeling of internal occulters for coronagraphs
本文针对宜居世界天文台日冕仪所需的10^{-10}级对比度，通过FDTD建模与FALCO闭环波前控制仿真，系统研究了Lyot日冕仪内部掩星点的偏振像差对对比度退化的影响，并扫描掩星点直径、厚度及入射角等参数，为HWO仪器设计提供指导。
2025-08-26 astro-ph.IM
Calibration of quasi-static aberrations in exoplanet direct-imaging instruments with a Zernike phase-mask sensor. IV. Temporal stability of non-common path aberrations in VLT/SPHERE
使用大型望远镜上的地面仪器对系外行星进行日冕成像，本质上受到未校正像差引起的斑点的限制。这些像差源于极端自适应光学系统对大气的不完美校正;源于静态光学缺陷;或源于由于温度、压力或重力矢量的变化而引起的小的光机械变化。高对比度成像器的性能最终受到其时间稳定性的限制，而不仅仅是散斑本身，因为大多数后处理技术依赖于在不同时间点获取的图像的差异。因此，确定像差的起源和所涉及的时间尺度对于理解专用高对比度仪器的基本限制至关重要。我们以前证明了使用泽尼克波前传感器称为ZELDA感测非共路像差（NCPA）在VLT/SPHERE。我们现在使用ZELDA来研究仪器像差的稳定性，使用5个长序列的测量，在高节奏的内部源上获得。我们的研究揭示了两个制度的NCPA的去相关。第一个，具有几秒的特征时间尺度和几纳米的振幅，是由外壳内的快速内部湍流引起的。第二种是几个$10^{-3}$ nm rms/s量级的缓慢准线性去相关，其作用于从分钟到小时的时间尺度。我们使用coronagraphic图像重建证明，这两个NCPA的贡献有一个可衡量的影响差异的图像，和快速的内部湍流是一个主导的长期缓慢的线性去相关。我们还使用专用序列，其中反旋器和大气色散补偿器模拟真实观测，以证明围绕子午线对称进行观测的重要性。
2022-02-21 astro-ph.IM
Implementation and Characterization of the Vector Vortex Coronagraph on the SEAL Testbed
本研究在SEAL光学测试台上实现并表征了矢量涡旋日冕仪支路，结合ZWFS实测数据优化仿真以评估对比度限制，为后续用对比度衡量波前控制技术性能提供了实验基础。
2024-08-12 astro-ph.IM
