Performance of Large-Format Deformable Mirrors Constructed with TNO Variable Reluctance Actuators
在制造高效致动器方面的进步是构建下一代大尺寸可变形反射镜的技术。荷兰应用科学研究组织（TNO）开发了一种新型的可变磁阻致动器，与传统的音圈致动器相比，它需要大约80倍的功率来操作。我们提出了从实验室测试的TNO的57致动器的大幅面变形镜的性能结果，从测量的影响函数，线性，滞后，自然形状平坦化，致动器交叉耦合，蠕变，可重复性和致动器的寿命。我们测量的线性度为99.4 +- 0.33%，滞后为2.10 +- 0.23%，超过10微米的行程，这表明该技术具有很强的潜力，用于在天空自适应次镜（ASMs）。我们总结了未来实验室原型和ASM的计划，这些计划将进一步展示这项技术。
2020-12-14 astro-ph.IM
Characterisation of the influence function non-additivities for a 1024-actuator MEMS deformable mirror
为了评估MEMS可变形反射镜开环应用的潜力，在1024致动器反射镜上进行了完整的校准过程。反射镜必须被完美地校准以获得确定性的膜偏转。执行器的行程电压关系和影响函数的非加性的效果进行了研究，并最终集成在一个开环控制过程。该实验旨在使开环控制中获得的残余误差最小化。
2010-01-27 astro-ph.IM
Performance of Large-Format Deformable Mirrors Constructed with Hybrid Variable Reluctance Actuators II: Initial Lab Results from FLASH
高效混合可变磁阻（HVR）致动器的进步是构建下一代大尺寸可变形反射镜（包括自适应次镜）的一项技术。荷兰应用科学研究组织（TNO）开发了一种新型的混合可变磁阻致动器，与传统类型的音圈致动器相比，该致动器需要大约75倍的功率来操作。我们提出了TNO的最新的19致动器原型变形镜，FLASH的实验室测试的初步性能结果。我们报告的致动器的交叉耦合，线性，滞后，自然形状平坦化，和漂移与Zygo干涉仪和一组四个电容传感器测量。我们还提出了结果的动态性能的FLASH上的亚毫秒的时间尺度，以估计这种技术的限制，高对比度成像自适应光学。我们确认，这项技术具有强大的潜力，用于在天空自适应次镜，而不需要主动冷却。
2021-10-04 astro-ph.IM
MagAO-X: project status and first laboratory results
MagAO-X是一种全新的“极端”自适应光学系统，用于Magellan Clay 6.5 m望远镜，由NSF MRI计划于2016年9月开始资助。MagAO-X的关键科学目标是在H $α$上对吸积原行星进行高对比度成像。MagAO-X拥有2040个驱动器，工作频率高达3630 Hz，可在H $α$（656 nm）下提供高Strehls（>70%）、高分辨率（19 mas）和高对比度（$< 1\times10^{-4}$）。我们将介绍MagAO-X系统的概况，回顾系统设计，并讨论当前的项目状态。
2018-07-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
Active optics: deformable mirrors with a minimum number of actuators
提出了两种补偿一阶光学像差的变形镜概念。变形系统的设计使用弹性理论和有限元分析，以尽量减少致动器的数量。从仪器规格开始，我们解释了设计专用变形镜的方法。这里提出的工作导致纠正设备优化的特定功能。可变离轴抛物面透镜的概念是一个3执行器，3模式系统能够产生独立的焦点，散光和昏迷。具有单个致动器的校正优化镜是能够产生给定的光学像差组合的单致动器系统。
2012-09-12 astro-ph.IM physics.optics
Deformable mirror interferometric analysis for the direct imagery of exoplanets
对系外行星系统的直接成像需要使用日冕仪，以在小的角间距（0.1 "）下达到高对比度（10 ^-8至10 ^-11）。然而，这些设备的性能受到像差（由大气或光学器件引入的相位或振幅）的极大限制。因此，日冕仪必须与极端自适应光学系统相结合，该系统由焦平面波前传感器和高阶可变形反射镜组成。这些自适应光学系统必须在1kHz的速率下达到小于0.1nm（RMS）的校正波前中的残余误差。此外，变形镜的表面缺陷，从制造过程中固有的，必须加以限制，以避免引入振幅像差。巴黎天文台（LESIA）研制了一个实验性的高对比度工作台。该工作台包括由1024个致动器组成的Boston Micromachine可变形反射镜。为了对其表面和性能进行精确分析，我们在马赛天文台（LAM）自2004年以来开发的干涉仪工作台上对其进行了表征。在本文中，我们提出了这种干涉工作台以及分析的结果。这将包括精确的表面表征和致动器行为的描述，在10 × 10的致动器范围内（单个致动器的行为，相邻致动器之间的串扰研究，卡住致动器的影响）和全镜尺度（一般表面形状）。
2017-10-10 astro-ph.IM
Concept for the GMT High-Contrast Exoplanet Instrument GMagAO-X and the GMT High-Contrast Phasing Testbed with MagAO-X
在这里，我们回顾了目前的概念光学机械设计的GMagAO-X -极端AO（ExAO）系统的巨麦哲伦望远镜（GMT）。GMagAO-X高音可变形反射镜（DM）设计新颖，因为它使用了一组光学分布的光瞳，允许七个商用3000致动器BMC DM“并行”工作，以有效地创建ELT级ExAO高音DM -所有部件都是目前商用的。GMagAO-X“平行DM”高音扬声器将有21，000个致动器，以约2kHz的更新速度使用，从而在可见光和近红外光谱（0.6-1.7微米）中实现约5质量分离的高对比度科学。为了证明我们的GMagAO-X概念，必须对几个项目进行实验室测试：平行DM的光学/机械概念; GMT瞳孔的相位调整;以及解决GMT的“孤岛效应”，所有这些都将在亚利桑那大学的光学测试台上进行演示。在这里，我们概述了GMTO和亚利桑那大学联合提出的“GMT高对比度测试台”的当前设计，该测试台利用现有的可操作MagAO-X ExAO仪器来验证我们用于高对比度GMT NGS科学的相位感测和AO控制方法。我们还将重点介绍GMagAO-X如何安装在GMT的辅助端口上，从而保持重力不变。由于GMagAO-X是重力不变的，因此它可以利用浮动光学平台来最大限度地减少弯曲和NCP振动。
2020-03-24 astro-ph.EP astro-ph.IM
Sub-nanometer flattening of a 45-cm long, 45-actuator x-ray deformable mirror
我们已经建立了一个45厘米长的超抛光单晶硅X射线变形镜，沿切向轴有45个致动器。组装后，表面高度误差为19 nm rms。利用高精度的可见光计量和精确的控制算法，我们已经驱动的X射线变形镜和平坦化其整个表面的0.7 nm均方根可控的形状误差。据我们所知，这是第一个超过15 cm的基板的亚纳米主动平坦化。
2014-04-24 astro-ph.IM physics.ins-det
The Deformable Mirror Demonstration Mission (DeMi) CubeSat: optomechanical design validation and laboratory calibration
未来太空望远镜上的日冕仪将需要精确的波前校正，以探测其宿主恒星附近的类地系外行星。高致动器数的微机电系统（MEMS）可变形反射镜提供具有低尺寸、重量和功率的波前控制。变形镜演示任务（DeMi）有效载荷将演示一个140个致动器的MEMS变形镜（DM），具有\SI{5.5}{\micro\meter}最大行程。介绍了飞行光学机械设计、飞行波前传感器和波前重建器的实验室测试以及波前像差闭环控制的仿真。我们还介绍了紧凑的飞行DM控制器，能够在0- 250 V以14位分辨率驱动多达192个执行器通道。两个嵌入式Raspberry Pi 3计算模块用于任务管理和波前重建。该航天器是一个6 U立方体卫星（30厘米x 20厘米x 10厘米），计划于2019年发射。
2018-07-10 astro-ph.IM
Linearization of the response of a 91-actuator magnetic liquid deformable mirror
我们提出了一个91致动器的变形镜的实验性能的磁性液体（铁磁流体）使用一种新的技术，线性化的反射镜的响应，通过叠加一个均匀的磁场的致动器产生的。我们演示了线性驱动的镜子使用影响函数，测量与斐索干涉仪，通过生产的前36泽尼克多项式。基于我们的测量，我们预测可实现的平均PV波前振幅高达30 μm，在632.8 nm处的RMS残差为λ/10。线性组合的泽尼克和随时间的重复性也被证明。
2010-06-14 astro-ph.IM physics.optics
MagAO: Status and on-sky performance of the Magellan adaptive optics system
MagAO是新的自适应光学系统，配备可见光和红外科学照相机，安装在智利拉斯坎帕纳斯天文台的6.5米麦哲伦“克莱”望远镜上。该仪器锁定0 $^\mathrm{th}$至16 $^\mathrm{th}$ $R$波段星等的自然导星（NGS），使用调制金字塔波前传感器测量湍流，该传感器可从28 x28子孔径至7 x7子孔径进行二次分类，并使用585驱动器自适应次镜（ASM）为两台科学相机提供平坦波前。MagAO是Mt.的大型双目望远镜（LBT）上类似AO系统的突变克隆。格雷厄姆，亚利桑那州。高级AO环路可控制多达378种模式，并以高达1000 Hz的帧速率运行。该仪器有两个科学相机：VisAO从0.5-1 $μ$ m运行，Clio 2从1-5 $μ$ m运行。MagAO于2012年安装，并于2012-2013年成功完成了两次调试运行。在2014年4月，我们有我们的第一个科学运行是开放给一般麦哲伦社区。来自亚利桑那州、卡内基、澳大利亚、哈佛大学、麻省理工学院、密歇根州和智利的观察员与MagAO仪器团队合作进行了观测。在这里，我们描述了MagAO仪器，描述了我们的天空性能，并报告了我们截至2014年夏季的状态。
2014-07-18 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
The Actuator Design and the Experimental Tests of a New Technology Large Deformable Mirror for Visible Wavelengths Adaptive Optics
最近，自适应二级反射镜在近红外波长显示出出色的天空效果。它们目前提供30mm的致动器间距和约1kHz的带宽。推动这些设备在可见光波长下工作是一项具有挑战性的任务。与目前的系统相比，工作在红外波段的系统对空间分辨率和校正带宽的要求更高。实际上，湍流尺度更短，参数变化更快。通常，前者不大于25 mm（投影在次镜上），后者为2 kHz，因此致动器必须比当前的致动器更细长和更快。采用软磁复合材料磁芯、双定子和单动子结构的VRALA驱动器，在热影响可以忽略的情况下，获得了前所未有的性能。对输送给定冲程所需的电流进行预整形，大大简化了控制系统，控制系统的输出为电流发生器供电。由于电感取决于动子位置，因此该发电机的电子设备配备有电感测量电路，也可用作位移传感器，为控制系统提供准确的反馈信号。根据几个有限元热磁分析建立的初步原型，已经进行了一些初步的实验室测试。这些检查的结果在功率和力方面与设计结果相匹配，表明磁性设计满足严格的规格要求。
2012-09-04 astro-ph.IM
On-sky, real-time optical gain calibration on MagAO-X using incoherent speckles
针对极端自适应光学系统夜间光学增益漂移问题，在MagAO-X上利用高频探针产生非相干散斑进行实时天空校准，揭示了增益与斯特列尔比的关系，为高对比度直接成像奠定基础。
2024-07-17 astro-ph.IM
On-sky dark hole diggin' with implicit Electric Field Conjugation on MagAO-X
Leiden University（莱顿大学）；The University of Arizona（亚利桑那大学）；National Observatory of Japan, National Institutes of Natural Sciences（日本国立天文台，国立自然科学研究所）；Subaru Telescope, National Observatory of Japan, National Institutes of Natural Sciences（昴星团望远镜，日本国立天文台，国立自然科学研究所）；Astrobiology Center, National Institutes of Natural Sciences（天体生物学中心，国立自然科学研究所）；Northrop Grumman Corporation（诺斯罗普·格鲁曼公司）
研究利用 MagAO-X 仪器，通过焦平面波前传感和控制，借助隐式电场共轭（iEFC）算法在观测时主动去除非共路像差（NCPA），经实验验证该方法在实际观测条件下的稳健性和效率，为下一代 AO 系统集成奠定基础。
2026-07-10 astro-ph.IM
Closed-loop Atmospheric Dispersion Correction for High-Contrast Imaging with MagAO-X
Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学怀特光学科学学院）；Steward Observatory, University of Arizona（亚利桑那大学斯图尔德天文台）；Leiden Observatory, Leiden University（莱顿大学莱登天文台）；Subaru Telescope, National Observatory of Japan, National Institutes of Natural Sciences（日本国立天文台昴星团望远镜）；Northrop Grumman Corporation（诺斯罗普·格鲁曼公司）；Starfire Optical Range, Kirtland Air Force Base（柯克兰空军基地星光光学试验场）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（平研究所计算天体物理中心）；Draper Laboratory（德拉珀实验室）
本研究利用MagAO-X系统实时测量残余大气色散并反馈至ADC进行闭环控制，将残余色散降至亚毫角秒每微米水平，为极大望远镜的系外行星高对比度成像提供关键技术支撑。
2026-08-12 astro-ph.IM
Optical and mechanical design of the extreme AO coronagraphic instrument MagAO-X
在这里，我们回顾了目前的光学机械设计的MagAO-X。该项目是PDR后项目，已完成设计阶段。这里提出的设计是所有光学和机械制造的基线。本文将首次介绍这种新型极端AO设计的光学/机械性能。设计的一些亮点是：1）一个浮动的，但高度稳定的，光学表; 2）一个Woonset高音扬声器（2040致动器BMC MEMS DM）设计，其中Wooper可以是当前的f/16 MagAO ASM，或者更可能的是，由设施f/11静态次级到ALPAO DM 97低音扬声器; 3）22个非常紧凑的光学支架，具有新颖的锁定夹具，用于额外的热稳定性和振动稳定性; 4）一系列四对超抛光离轴抛物面（OAP）反射镜，通过匹配的OAP计时具有相对宽的FOV; 5）先进的超宽带（0.5- 1.7微米）ADC设计; 6）金字塔（PWFS）和后日冕LOWFS NCP波前传感器; 7）用于星光抑制的vAPP日冕仪。目前，所有OAP都已交付，其余所有光学器件都在实验室中。大多数主要的机械部件都在实验室或仪器中，一些光学器件（如PWFS）和大多数安装件已经进行了光学对准。第一束光应该在2019年A。
2018-07-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
Magnetic liquid deformable mirrors for astronomical applications:Active correction of optical aberrations from lower-grade optics and support system
变形镜越来越多地用于天文学。然而，它们仍然在行程上受到限制，用于高振幅光学像差的主动校正。磁性液体变形镜（MLDM）是一种新型的变形镜技术，具有变形幅度大、成本低等优点。在本文中，我们展示了极高的行程和执行器间的行程，可用于天文仪器的MLDM实现。特别是，我们认为使用这样的镜子提出了一个有趣的应用下一代大型望远镜。我们提出了一个原型91致动器变形镜的磁性液体（铁磁流体）。该反射镜采用了一种技术，通过将大而均匀的磁场叠加到由小线圈阵列产生的磁场上，使这种反射镜的响应线性化。我们讨论的实验结果，说明了MLDMs的性能。MLDM的一个最有趣的应用来自于它们可以用于校正由简单支撑系统保持的较大且较低光学质量的主镜的像差的事实。我们估计所需的MLDM的基本参数，获得合理的值。
2012-06-05 astro-ph.IM
Stroke saturation on a MEMS deformable mirror for woofer-tweeter adaptive optics
利用现有的自适应光学（AO）系统，最近从地面实现了对主序星周围太阳系外行星候选者的高对比度成像。推进这样的观测将是双子座行星成像仪的一项任务，双子座行星成像仪是一种即将推出的“极端”AO仪器。高阶“高音”和低阶“低音”可变形镜（DM）将提供>90%的Strehl校正，专门的日冕将抑制恒星通量，然后可以在“黑洞”区域成像任何行星。残留的波前误差将光线散射到DM控制的黑洞中，使得行星难以在噪声之上成像。在这方面至关重要的是，高密度高音扬声器（微机电系统（MEMS）DM）具有足够的行程以变形为大气湍流所需的形状。进行实验室实验以确定饱和的速率和情况，即中风不全。利用r_0=10- 15 cm的软件Kolmogorov湍流屏对1024个致动器的1.5 μ m冲程MEMS器件进行了经验测试。MEMS在孤立时约有4%的时间处于饱和状态。模拟低音扬声器DM，在5米的初级上具有约5-10个致动器，将MEMS饱和发生率降低到百分之几。虽然没有相邻的致动器在相对的位置饱和，中高空间频率的中风比预期的更频繁地饱和，这意味着通过影响函数的相关性是重要的。分析模型低估了中风的需求，所以实证研究是重要的。
2009-03-31 astro-ph.IM
High-contrast imaging at small separation: impact of the optical configuration of two deformable mirrors on dark holes
对系外行星的直接探测和定性将是未来十年的一个主要科学驱动力，涉及到超大型望远镜的开发，并需要在光轴附近进行高对比度成像。已经开发了一些复杂的技术来改善小分离处的性能（日冕照相术、波前整形等）。在本文中，我们研究了一些基本的限制，高对比度的仪器设计水平，使用的情况下，组合的冠状面和两个可变形镜的波前整形。特别是，我们专注于小分离点源成像（约1 $λ$ /D）。首先，我们分析或半分析分析的影响，几个仪器的设计参数：致动器数量，变形镜的位置和光学像差（水平和频率分布）。其次，我们开发了深入的蒙特卡罗模拟来比较使用通用测试床模型的黑洞校正的性能，以测试多个随机产生的光学静态相位误差的菲涅耳传播。我们证明，在小的分离成像需要大的设置和小的黑洞尺寸。该性能对光学像差量和空间频率分布敏感，但当黑洞足够小（从1到$\lesssim$ 5 $λ$ /D）时，显示出对致动器数量或设置架构的弱依赖性。
2017-05-12 astro-ph.IM
In-lab and On-sky Closed-loop Results of Adaptive Secondary Mirrors with TNO's Hybrid Variable Reluctance Actuators
本研究针对TNO研发的混合可变磁阻致动器自适应次镜，开展实验室与在轨闭环测试，验证其性能满足要求，为新一代高可靠自适应次镜的应用提供支撑。
2024-07-16 astro-ph.IM
A low-cost, high-speed, very high-order Shack-Hartmann sensor for testing TMT deformable mirrors
为测试TMT变形镜，作者开发了一种低成本、超高阶Shack-Hartmann波前传感器，使用商用器件实现高分辨率与高速采样，满足促动器间表面评估需求。
2024-10-15 astro-ph.IM
High pixel number deformable mirror concept utilizing piezoelectric hysteresis for stable shape configurations
介绍了滞后变形镜的概念设计和初步研制。HDM是一种全新的方法来设计和操作的变形镜波前校正在先进的成像系统。关键的技术突破是高滞后压电材料的应用与简单的电极布局相结合，以有效地定义单个致动器像素。HDM基于新开发的压电材料的大残余变形的设置和忘记性质，便于使用时分复用（TDM）来寻址单个像素，而不需要高更新频率来避免像素漂移。这与简单的电极布局相结合，为放大到极高像素数（$\geq 128\times 128$）和像素密度（$100/mm^2$）的可变形反射镜（DM）铺平了道路，这对于世界上一些最先进的成像系统中的高空间频率波前校正非常重要。
2020-08-21 astro-ph.IM
Woofer-tweeter deformable mirror control for closed-loop adaptive optics: theory and practice
具有非常高阶校正的可变形反射镜通常具有比在大孔径望远镜上校正视宁度所需的更小的动态运动范围。因此，系统将需要具有采用串联的两个可变形反射镜的架构，一个用于波前的低阶但大偏移部分，一个用于更精细和更小的偏移分量。闭环控制的挑战是a）保持整个系统稳定，b）避免两个反射镜使用控制能量来抵消彼此的校正，c）稳定地解决致动器饱和，d）确保平均而言反射镜每个都校正其空间频率空间的分配区域。我们提出的控制架构和技术，以确保它是线性和稳定的，根据上述标准。我们推导了稳定性和性能的分析形式，并显示了在利克3米望远镜上使用新的ShaneAO系统进行模拟和天空测试的结果。
2014-07-30 astro-ph.IM
A Design Study on Adaptive Primaries for 1-2 Meter Class Telescopes
自适应光学（AO）提供了一个机会，以稳定的图像和最大限度地提高空间分辨率可实现的地面望远镜通过消除由于大气的失真。通常情况下，可变形反射镜被集成到次镜和科学仪器之间的光路中，有时也被集成到望远镜中作为自适应次镜，但是由于大幅面可变形反射镜技术的成本和复杂性，将可变形反射镜作为望远镜的主镜一直没有得到很大程度的研究。近年来，该技术得到了改进，使得可变形主镜成为实现更高致动器密度和简化测试和部署自适应光学系统的可行途径。我们提出了一个案例研究，探讨集成的自适应光学系统使用的主镜的望远镜在小型到中型望远镜的好处和权衡。
2021-07-29 astro-ph.IM
Microelectromechanical deformable mirror development for high-contrast imaging, part 1: miniaturized, flight-capable control electronics
可变形镜（DM）是一项关键技术，可以利用现有和计划中的地面和空间望远镜以及未来的任务概念对系外行星进行日冕直接成像，这些任务概念旨在对从气体巨星到地球类似物的系外行星类型进行成像。这对DM提出了几个要求，例如需要大的致动器数量（>3000）、精细的表面高度分辨率（<10 μ m）以及具有低质量和体积的辐射硬化驱动电子器件。我们提出了一个飞行能力，小型化DM控制器的设计和测试。在美国宇航局喷气推进实验室（JPL）的高对比度成像试验台设施中，在真空中的日冕仪试验台上实现了5x 10 -9的对比度，我们证明了电子设备能够满足未来配备日冕仪的空间望远镜的要求。我们还报告了高空气球实验“使用可回收实验日冕的行星成像概念测试台”上的功能测试，该实验旨在直接对附近恒星周围的碎片盘和外黄道尘埃进行成像。该控制器是专为波士顿微机械公司Kilo-DM，并很容易扩展到更大的DM格式。该系统的三个主要组件（DM，驱动电子设备以及机械和热管理）设计紧凑，功耗低，不仅可以用于系外行星任务，还可以用于需要精密光学系统的广泛应用，例如直接视线激光通信。该控制器能够处理1024个执行器，最大动态范围为220 V，分辨率为16位，精度为14位，工作频率为1 kHz。该系统体积为10 x 10 x 5 cm 3，重量<0.5 kg，功耗<8 W。我们开发了一个交钥匙解决方案，降低了未来任务的风险。
2020-11-04 astro-ph.IM
Dual-Update Data-Driven Control of Deformable Mirrors Using Walsh Basis Functions
提出了一种基于数据驱动的变形镜控制方法。所开发的方法更新DM模型和DM控制动作，产生所需的镜面形状。新方法明确考虑到执行器的约束，并耦合反馈控制算法与递归估计DM影响函数模型的算法。除此之外，我们还探讨了使用Walsh基函数进行DM控制的可能性。通过将期望的和观察到的镜面形状表示为Walsh模式矩阵的和，我们在2D Walsh基域中制定了控制问题。我们彻底的实验验证开发的方法上的140致动器MEMS DM，由波士顿微机械公司开发。我们的研究结果表明，新的方法产生的均方根表面误差在$14-40$纳米范围。这些结果还可以通过调整控制和估计参数来改善。所开发的方法也适用于其他DM类型，例如，分段DM。
2021-11-05 astro-ph.IM cs.SY eess.SY
Development of a Miniaturized Deformable Mirror Controller
高性能自适应光学系统作为天文学、眼科学和电信领域的有用应用正在迅速推广。这项技术对于地面望远镜和未来的太空任务（如WFIRST，EXO-C，HabEx和LUVOIR）中使用的系外行星的日冕直接成像至关重要。我们已经开发了一种小型化的变形镜控制器，使主动光学小空间成像任务。该系统基于Boston Micromachines Corporation Kilo-DM，这是市场上最广泛的DM之一。该系统有三个主要组成部分：可变形镜，驱动电子设备以及机械和热管理。该系统被设计成非常紧凑且具有低功耗，使其不仅能够用于系外行星任务，而且还能够用于需要精密光学系统的广泛应用，例如直接视线激光通信和制导系统。该控制器能够处理1，024个执行器，最大动态范围为220 V，分辨率为16位，精度为14位，工作频率高达1 kHz。该系统适合10 x10 x5 cm的体积，重量不到0.5kg，功耗不到8 W。我们已经开发出一种交钥匙解决方案，通过显著减少波前控制硬件的体积、重量和功耗，降低当前计划以及未来任务的风险，降低成本。
2017-03-21 astro-ph.IM
Monte-Carlo simulation of ELT scale multi-object adaptive optics deformable mirror requirements and tolerances
多目标自适应光学（MOAO）已经在威廉·赫歇尔望远镜上的CANARY仪器上得到了验证。然而，对于下一代超大望远镜（如EAGLE）上拟议的MOAO系统，仍然存在许多挑战。在这里，我们调查的要求，MOAO操作上的变形镜（DM）的地方使用一个完整的端到端的蒙特卡罗AO模拟代码。通过考虑一个事先的全球地面层（GL）校正，我们表明，MOAO DM的致动器密度可以减少，几乎没有性能损失。我们注意到，这种减少只有在添加GL DM时才有可能，其阶数大于或等于原始MOAO镜的阶数。添加低阶GL DM不会影响系统性能（如果忽略倾斜/倾斜星锐化）。我们还量化了最大机械DM冲程要求（期望3.5 $μ$ m），并提供了DM对准精度的公差，横向（在子孔径的八分之一内）和旋转（在0.2 $^\circ$内）。通过在一系列的激光引导星的直径的结果，我们确保这些结果同样适用于激光断层AO系统。由于对DM致动器密度的要求较低，我们在MOAO系统的实施中提供了显著节省成本的机会。
2013-07-17 astro-ph.IM physics.ins-det
Laboratory demonstration of a cryogenic deformable mirror for wavefront correction of space-borne infrared telescopes
本文介绍了一种基于微机电系统（MEMS）技术的具有1,020个致动器的低温变形镜（DM）。低温星载红外望远镜由于镜面形状误差会产生波前误差，使成像性能变差。为了解决波前在轨校正问题，我们研制了一种MEMS加工的静电微镜，该微镜具有特殊的低温环境结构。我们进行了一个实验室演示其操作在3个冷却循环之间的5 K和295 K。利用激光干涉仪，我们首次检测到了低温下外加电压所对应的变形。根据静电位移机的工作原理，将电压与位移之间的关系定性地用二次函数表示。我们还发现，它有一个高的操作重复性的几纳米RMS和没有显着的滞后。利用重复性的测量值，我们模拟了用我们的DM进行波前校正对PSF的改善。这些结果表明，我们开发的DM是有效的，以提高成像性能和PSF对比度的星载红外望远镜。
2017-09-29 astro-ph.IM
Synthetic Modeling of Astronomical Closed Loop Adaptive Optics
本文提出了一个单自然导星天文自适应光学系统的闭环解析模型。该模型是用来模拟长曝光系统的点扩散函数，使用空间频率（或傅立叶）的方法，并补充初始开环模型。应用范围从系统设计，科学案例分析和AO数据减少。所有经典的相位误差已经包括：变形镜拟合误差，波前传感器空间混叠，波前传感器噪声，以及相关的非等晕和伺服滞后误差。该模型包括可变形反射镜空间传递函数，并且致动器阵列几何形状可以不同于波前传感器小透镜阵列几何形状。我们还包括感测波长和校正波长之间的色散。文末给出了说明性的例子。
2010-11-02 astro-ph.IM
Microelectromechanical deformable mirror development for high-contrast imaging, part 2: the impact of quantization errors on coronagraph image contrast
恒星日冕仪依靠变形镜（DM）来校正波前误差并创建高对比度图像。DM的不完美控制限制了可实现的对比度，因此，DM控制电子设备必须提供精细的表面高度分辨率和低噪声。在这里，我们研究的影响，由于DM电子图像对比度的高对比度成像试验台（HCIT）设施在美国宇航局的喷气推进实验室（JPL）的实验数据的量化误差。我们发现，与真实情况相比，最简单的分析模型给出了乐观的预测，对比度高达3倍，这导致DM表面高度分辨率要求被错误地放宽了70%。我们表明，考虑到DM致动器的形状，或影响函数，提高了分析预测。然而，我们也发现，端到端的波前传感和控制过程的数值模拟提供了最准确的预测，并建议这样的方法设置强大的DM控制电子设备的要求。从我们的实验和数值计算结果，我们得出结论，约6pm的表面高度分辨率需要成像温和的类地系外行星太阳型恒星周围的波长小至450 nm的日冕仪在未来的空间望远镜。最后，我们列出了量化误差的可识别特征，这些特征可能有助于确定它们是否是限制因素。
2020-10-08 astro-ph.IM
Correcting for the effects of pupil discontinuities with the ACAD method
目前这一代的地面日冕照相仪器使用可变形反射镜来校正相位误差，并在小角度间隔下提高对比度。为了改进这些技术，目前开发了几种空间和地面仪器，使用两个可变形反射镜来校正相位和幅度误差。然而，随着波前控制技术的改进，更复杂的望远镜光瞳几何形状将很快成为这些下一代日冕仪的限制因素。在这个过程中提出的技术，孔径不连续性的主动校正方法，是利用这一事实，大多数未来的日冕仪将包括两个可变形的镜子，并建议找到形状和致动器的运动，以纠正这些复杂的瞳孔几何形状所引入的效果。我们在这里提出的WFIRST瞳孔上实现的参数分析的结果，我们获得了高对比度的几个变形镜设置（大小，它们之间的分离），coronagraphs（涡电荷2，涡电荷4，APLC）和光谱带宽。然而，由于对比度和分离度并不是最大化仪器科学回报的唯一指标，因此我们在本研究中还包括了这些可变形反射镜形状对仪器吞吐量和指向抖动灵敏度的影响。最后，我们提出了另一个潜在的空间望远镜的分割孔径获得的结果。这一过程的主要结果是，我们现在获得可比的性能比以前设计的WFIRST日冕。来自参数分析的第一结果强烈表明，2个可变形反射镜设置（尺寸和它们之间的距离）对最终仪器的对比度和吞吐量的性能具有重要影响。
2017-10-10 astro-ph.IM
A novel method for adaptive control of deformable mirrors
对于足够宽范围的所施加的控制信号（控制电压），MEMS和压电可变形镜（DM）表现出非线性行为。非线性行为表现在非线性致动器耦合，非线性致动器变形特性，以及在压电DM的情况下，滞后。此外，在许多情况下，DM行为可能会随着时间的推移而改变，这需要一个基于观察到的数据更新DM模型的过程。如果没有正确建模，如果没有考虑到设计控制算法时，非线性和时变DM行为，可以显着降低自适应光学（AO）系统的可实现的闭环性能。广泛使用的DM控制方法是基于预先估计的线性时不变DM模型的影响矩阵的形式。通常，这些模型在系统操作期间不被更新。因此，当非线性DM行为由具有宽操作范围的控制信号激励时，或者当DM行为随时间变化时，依赖于线性控制方法的现有技术DM控制方法可能不能产生令人满意的AO系统的闭环性能。受这些关键事实的启发，我们提出了一种新的数据驱动DM控制方法。我们的方法结合了一个简单的开环控制方法与递归最小二乘法动态更新DM模型。DM模型根据动态变化的DM操作点不断更新。也就是说，所提出的方法在系统运行期间更新控制动作和DM模型。我们实验验证了这种方法上的波士顿微机械MEMS DM与140个致动器。在这篇手稿中报道的初步实验结果表明，使用开发的方法DM控制良好的潜力。
2022-03-09 astro-ph.IM cs.SY eess.SY
SAOLIM, a prototype of a low cost System for Adaptive Optics with Lucky Imaging
安达卢西亚天文学研究所（CSIC）研制了一种低成本的自适应光学（AO）系统原型，并在卡拉阿尔托天文台的2.2米望远镜上进行了测试。本文介绍了该项目的进展情况，包括稳像系统和用薄膜变形镜补偿高阶波前像差。该稳像系统由磁铁驱动的倾斜镜组成。高阶补偿系统包括一个夏克-哈特曼传感器，一个薄膜变形反射镜与39个致动器和控制计算机，允许操作高达420 Hz的闭环模式。我们成功地闭合了自然导星上的高阶AO环。在FWHM方面实现了4倍的改善。本文介绍了在天空中的描述和获得的结果。
2010-06-10 astro-ph.IM
On the Effects of Pointing Jitter, Actuators Drift, Telescope Rolls and Broadband Detectors in Dark Hole Maintenance and Electric Field Order Reduction
太空日冕仪预计将探测到比其宿主恒星暗至少1e10倍的系外行星。然而，实际的检测阈值取决于仪器的波前稳定性，并且随着观测策略和后处理方法的选择而变化一个数量级。在本文中，作者认为性能的先前介绍的观察策略（黑洞维护）和后处理算法（电场阶减少）在存在各种现实的影响。特别是，它将表明，在一些常见的假设下，望远镜的平均指向抖动转化为一个额外的光源与来自恒星（散斑）的残留光不相干，抖动“模式”可以在后处理中识别，并从行星信号区分。我们还表明，在对比度下降，由于电压漂移变形镜致动器可以减轻递归估计的电场在高对比度区域的图像（黑洞），使用电场共轭（EFC）。此外，即使当测量的强度是宽带时也可以这样做，只要它被单色强度的非相干总和很好地近似。最后，我们通过对宽视场红外巡天望远镜（WFIRST）的数值模拟，评估了闭环与开环观测方案的性能。特别是，我们比较了后处理因素的角度差分成像（ADI）与和没有电场降阶（EFOR），我们扩展到帐户可能的望远镜滚动和指向抖动的存在。对于本文考虑的所有观测参数，闭环黑洞维护导致显着更高的后处理精度。
2020-06-17 astro-ph.IM
High contrast at small separation -- II. Impact on the dark hole of a realistic optical set-up with two deformable mirrors
未来的大型空间或地面望远镜将提供分辨率和灵敏度，以探测附近恒星的大样本宜居带，进行地球外成像。为此，这些设施预计将配备高对比度仪器，以有效抑制来自观测恒星的光线，从而对这些近距离伴星进行成像。这些天文台将包括诸如分段主镜、次镜和支柱等功能，导致恒星图像上的衍射效应，这将限制仪器的对比度。为了克服这些限制，一个有前途的方法包括在结合日冕和波前整形，以减少星光在小的分离，并产生一个黑暗的区域内的图像，以增强系外行星的信号。我们的目标是研究这种组合在观测短轨道行星时的局限性。我们的分析集中在速度，尼斯测试台与coronagraphy，波前整形与变形镜（DM），和复杂的望远镜孔径形状，以确定主要的现实参数，限制对比度在小的分离。我们开发了一个端到端的模拟器，这个工作台与菲涅尔传播效应，研究大相位和振幅误差的影响，从测试台的光学元件和缺陷的波前整形系统上的最终图像对比度。我们的数值计算表明，DM有限冲程和非功能性致动器，日冕制造误差，近焦平面相位误差代表了高对比度成像的系外行星在小间距的主要限制。我们还表明，一个仔细定义的光学设置打开的路径，以高对比度在小的分离。
2020-10-09 astro-ph.IM
Cassiopee: Defining the next-generation deformable mirror and high-speed SWIR camera for adaptive optics applications
Aix Marseille Univ., CNRS, CNES, LAM（艾克斯马赛大学，法国国家科学研究中心，法国国家空间研究中心，天体物理与行星研究所）；ONERA, Université Paris-Saclay（法国航空航天实验室，巴黎萨克雷大学）；Bertin-Alpao（贝尔廷-阿尔帕奥公司）；Oxford Instrumentats Andor（牛津仪器安多）
Cassiopee项目针对四类应用场景推导自适应光学误差预算，确定可变形镜与高速短波红外相机的定量要求，搭建测试台并规划利用EKARUS的在轨验证路线，为下一代AO系统组件提供规格依据。
2026-08-26 astro-ph.IM
Development of an ELT XAO testbed using a Mach-Zehnder wavefront sensor: calibration of the deformable mirror
极自适应光学（XAO）在满足未来超大望远镜的高速度（> 1 kHz）、高精度和高次要求方面遇到了严重的困难。一种创新的高阶自适应光学系统使用自参考马赫-曾德尔波前传感器（MZWFS）允许抵消这些限制。该传感器通过测量两个输出之间的强度差来非常精确地估计小空间尺度下的波前相位，其中在其两个支路之间具有$λ/4$路径长度差，但是由于相位模糊而在动态范围中受到限制。在过去的几年里，我们的团队在8米级望远镜的框架内研究了这样一个XAO系统。在这项工作中，我们报告了我们最近在实验室安装的XAO测试平台的最新结果，并致力于使用30米级望远镜（如E-ELT或TMT）进行高对比度成像。在回顾了MZWFS的原理并描述了我们实验的光学布局之后，我们将展示低音-高音相位校正器的评估结果，即，Boston Micromachine连续膜可变形反射镜（DM）和Boulder非线性系统液晶空间光调制器（SLM）。特别是，我们将详细介绍使用Zygo干涉仪计量的DM的校准。我们的方法包括在膜变形的精确测量，同时施加恒定的变形9出140致动器在同一时间。通过在DM工作范围内改变戳电压，我们提出了一种简单而有效的方法，使用高斯模型建模DM影响函数。最后，我们展示了允许补偿低阶像差的MZWFS上的DM平坦化。
2015-09-28 astro-ph.IM
Random Vibration Testing of Microelectromechanical Deformable Mirrors for Space-based High-Contrast Imaging
本文测试了BMC制造的50×50 MEMS可变形镜在发射级随机振动下的鲁棒性，通过振动前后功能与高对比度成像测试证明其在10^{-8}对比度水平下无显著性能退化。
2023-05-31 astro-ph.IM
MOEMS deformable mirror testing in cryo for future optical instrumentation
MOEMS可变形反射镜（DM）是具有创新自适应光学系统的下一代仪器的关键组件，用于现有望远镜和未来的ELT。这些DM必须在室温以及低温和真空环境下工作。理想情况下，MOEMS-DM必须设计为在这种环境中运行。我们提出了一些主要的规则，设计/操作DM在低温和真空。我们选择使用干涉法对这些设备进行全面表征，包括在环境和真空/低温下静态和动态模式下的表面质量测量。得益于我们之前的设置开发，我们在定制的迈克耳孙干涉仪前放置了一个设计为达到10-6 mbar和160 K的紧凑型低温真空室，能够在致动器/段级以及整个反射镜级测量DM的性能，横向分辨率为2μm，z分辨率为亚纳米。使用该干涉仪平台，我们测试了Iris AO PTT 111 DM：这种独特而坚固的设计使用了间距为606μm的单晶硅六边形反射镜阵列，能够以5至7μm的行程进行翻转、倾斜和活塞运动，倾斜角度在+/-5mrad范围内。它们通常表现出开环平坦表面图形，其均方根值<20 nm。一个特殊的安装，包括电子和光学机械接口已被设计用于安装在测试室。在室温和低温下测试了分段变形、镜面整形、开环工作，并对结果进行了比较。该装置可在160 K下成功运行。在160 K下测量了一个额外的，主要是焦点状的，500 nm的变形;我们能够通过校正某些部分的焦点和局部尖端倾斜来恢复低温中的最佳平面。目前正在对具有不同镜面厚度（25μm和50μm）和不同…
2017-04-18 astro-ph.IM
Adaptive Optics system of the Evanescent Wave Coronagraph (EvWaCo): optimised phase plate and DM characterisation
渐逝波日冕仪（EvWaCo）是一种消色差日冕仪掩模，在光谱域[600 nm，900 nm]范围内尺寸可调，将安装在泰国国家天文台。在这项工作中，我们提出了一个工作台的发展，以验证其极端自适应光学系统（XAO），包括一个DM 192 ALPAO变形镜（DM）和一个15 × 15夏克哈特曼波前传感器（SH-WFS）。在这个实验台上，湍流模拟使用旋转相位板在光瞳平面。通常，使用随机生成的相位屏幕来设计这样的组件。这样的单一实现不一定提供所需的结构功能。我们提出了一种设计印刷图案的解决方案，以确保光束具有严格和受控的Kolmogorov统计，并具有正确的2D结构函数。这对于控制实验条件以便将实验结果与数值模拟和预测进行比较至关重要。该工作台还用于使用54 x54 ALPAO SH-WFS对ALPAO DM的完整27 mm瞳孔进行深度放大。我们测量其影响函数的平均形状以及每个单个致动器的影响函数，以研究它们的分散性。我们研究的线性度的致动器振幅的命令，以及线性的影响函数的配置文件。我们还研究了致动器偏移以及在0命令的膜形状。该知识对于获得用于XAO控制回路的DM的前向模型是至关重要的。
2022-12-28 astro-ph.IM
Demonstration of magnetic and light-controlled actuation of a photomagnetically actuated deformable mirror for wavefront control
变形镜在天文成像、激光通信和视觉科学等领域有着广泛的应用。然而，它们通常需要笨重的多通道电缆来向其驱动致动器输送高功率。一个低功率的DM，这是在一个非接触的方式驱动可以提供一个可能的替代这个problem.在这里，我们提出了一个光磁致动变形镜（PMADM）的概念，这是在一个非接触的方式由永磁体和低功率激光加热源驱动。本文介绍了原型光学表面质量的实验室演示，磁控制的焦点，其精确的光控制和COMSOL模拟。PMADM原型由磁性复合材料制成，（聚二甲基硅氧烷[PDMS] +铁磁$\text{CrO}_\text{2}$）和光学-质量的基底层，并且尺寸为30.48 mm $\times$ 30.48 mm $\times$ 175 $μ$ m，光瞳直径为8 mm。当经受0.12 T磁通量密度时，其变形为5.76 $μ$ m，并且弛豫为3.76 $μ$ m当被50 mW激光照射时。考虑到3倍安全系数，还估计失效前的最大冲程为8.78 $μ$ m。这项工作还包括模拟与PMADM，在演示控制高阶模式的第一步，产生像散。一个充分发展的PMADM可以在真空和空间环境中的波前校正的潜在应用。
2021-12-23 astro-ph.IM physics.optics
Active optics in astronomy - Freeform mirror for the MESSIER telescope proposal
天文学中的主动光学技术提供高成像质量。本文致力于高度可变形的主动光学，可以产生非轴对称的非球面或自由曲面，通过使用最少数量的致动器。该非球面镜是在球面抛光过程中，由作用在封闭形式的基底表面上的单一均匀载荷获得的，同时在轴向反作用下作用于其椭圆周边环。MESSIER空间计划是一个宽视场低中心遮挡折叠双反射镜天文望远镜，或简称为三反射镜天文望远镜（TMA）。光学设计是一个折叠反射施密特。望远镜的基本特征是36厘米孔径，f/2.5，1.6 o 2.6 o视场和弯曲场探测器，允许漂移扫描观测零畸变像差。自由曲面镜是由球面应力抛光产生的，在弹性松弛后提供超抛光的自由曲面。初步的分析需要使用三阶像差的光学理论和薄椭圆板的弹性理论。最后的交叉优化进行了Zemax射线跟踪代码和Nastran有限元弹性代码，以确定完整的几何形状的玻璃陶瓷Zerodur可变形基板。
2019-01-17 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
Active correction of aperture discontinuities (ACAD) for space telescope pupils: a parametic analysis
随着日冕仪性能的提高，可实现的对比度越来越依赖于瞳孔的形状。未来一代的空间和地面日冕仪必须在同轴和/或分段望远镜上实现高对比度。为了校正由次镜结构和主镜分割引入的高振幅像差，我们探索了一种双变形镜（DM）方法。几种DM方法的主要困难在于将致动器冲程与日冕焦平面中的点扩散函数联系起来的非线性关系。孔径不连续性主动补偿（ACAD）方法是通过求解非线性微分Monge Ampere方程来实现这一最小化的。一旦该开环方法已经达到最小值，就可以应用闭环冲程最小化方法来校正相位和幅度像差以实现最终对比度。在本文中，我描述的参数分析的结果，我对这种方法进行。在回顾了该方法的原理后，我将描述所探索的参数空间（变形镜设置，瞳孔形状，带宽，电晕设计）。我将精确地描述我在这个数值模拟中模拟涡旋日冕的方法。最后，我将提出的初步结果，这种参数分析的空间望远镜的瞳孔。
2017-10-10 astro-ph.IM
Extremely fast focal-plane wavefront sensing for extreme adaptive optics
我们提出了一种非常有前途的方法来快速检测和校正小波前误差的自适应光学系统。由于我们的算法的计算复杂度大致与执行器的数量成正比，因此它特别适合于具有10，000到100，000个执行器的系统。我们的方法是基于顺序相位分集和简单的关系之间的点扩散函数和波前误差的情况下，小的像差。由可变形反射镜本身引入的相位分集的特定选择使波前误差以及计算复杂度最小化。该方法非常适合点源的高对比度天文成像，例如直接检测和表征恒星周围的系外行星，即使在存在抑制衍射图案的日冕的情况下也能工作。Korkiakoski等人在这些会议记录中的随附论文描述了使用数值模拟和实验室测试的算法性能。
2012-07-13 astro-ph.IM physics.optics
The Santa Cruz Extreme AO Lab (SEAL): Design and First Light
圣克鲁斯极端AO实验室（SEAL）是一个新的可见波长测试平台，旨在推进波前控制的最新技术，以实现大型、分段、地基望远镜的高对比度成像。SEAL为模拟大气湍流提供了多种选择，包括旋转相位板和定制的Meadowlark空间光调制器，在635 nm处提供高达6 pi的相位偏移。37段IrisAO变形镜（DM）模拟W。M.凯克天文台分段主镜。自适应光学系统由低音/高音变形镜系统组成（分别为97个致动器的ALPAO DM和1024个致动器的Boston Micromachines MEMS DM），以及四个波前传感器臂：1）高速Shack-Hartmann WFS，2）反射金字塔WFS，设计为Lick天文台ShaneAO系统的原型，3）矢量Zernike WFS，以及4）快速大气自相干照相机技术（FAST）演示臂，由定制焦平面掩模和高速sCMOS探测器组成。最后，科学武器初步包括一个经典的Lyot风格的日冕仪以及FAST（兼作WFS和科学相机）。SEAL的实时控制系统基于自适应光学计算与控制（CACAO）软件包，旨在支持SEAL和Keck II AO系统之间的有效软件传输。在本文中，我们提出了一个概述的设计和第一光性能的密封。
2021-09-07 astro-ph.EP astro-ph.IM
Beam shaping for laser-based adaptive optics in astronomy
基于激光的自适应光学（AO）系统的可用性和性能在很大程度上取决于被投射到天空之前的激光束的功率和质量。在具有自由空间光学器件的激光系统中，通常需要频繁且耗时的对准过程来优化光束。尽管有这些程序，在南双子座多共轭自适应光学系统（GeMS）运行的头两年期间，已经观察到激光束的显著畸变。为了提供天文自适应光学激光质量的自动优化，研究了双变形镜光束整形的概念。本研究的目的是证明准静态像差的激光，在振幅和相位的校正，测试的原型，这两个变形镜的概念上的GeMS。本文介绍了实验阶段之前的准备研究结果。提出了一种基于相位恢复技术的幅相校正控制算法，并给出了一种新的解缠方法。它的性能进行评估，通过数值模拟，使用像差测量GeMS作为参考。结果预测有效的振幅和相位校正的激光失真与约120致动器每镜和1.4米之间的分离的镜子。由于校正，光斑尺寸估计可减少高达15%。在AO噪声水平方面，这与将光子通量增加40%具有相同的益处。
2014-05-21 astro-ph.IM
An adaptive optics upgrade for the Automated Planet Finder Telescope using an adaptive secondary mirror
本研究提出为APF望远镜更换带61促动器的自适应副镜以升级AO系统，依托TNO变形镜技术，模拟显示可使暗至I=14等目标的观测效率翻倍，为同类系统提供探路示范。
2023-08-28 astro-ph.IM
GMagAO-X: A First Light Coronagraphic Adaptive Optics System for the GMT
GMagAO-X 是为 GMT 首光设计的可见光至近红外高对比度自适应光学系统，采用七块3000促动器变形镜并行构成21000促动器分段DM，并配备多级波前传感与HCAT测试平台，以实现系外行星反射光成像。
2023-10-16 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
X-ray beam-shaping via deformable mirrors: analytical computation of the required mirror profile
具有高聚焦性能的X射线反射镜用于X射线望远镜的反射镜模块以及同步加速器和自由电子激光（自由电子激光）光束线。聚焦清晰度的劣化通常由几何变形和表面粗糙度引起，前者通常由几何光学描述，后者由物理光学描述。一般来说，技术发展的目标是非常紧密的聚焦，这要求反射镜轮廓尽可能符合标称形状，并将粗糙度保持在可忽略的水平。然而，可以通过压电致动器对反射镜进行有意的变形，以赋予焦点所需的尺寸和分布，如在FERMI@Elettra的EIS-TIMEX光束线上所做的那样。所得到的轮廓可以用长轨迹轮廓仪表征，并通过波前传播代码与预期的光学质量相关。然而，如果粗糙度的贡献可以忽略不计，计算可以通过一个射线跟踪例程，并在适当的假设下，焦斑轮廓（点扩散函数，PSF），甚至可以预测分析。这种方法的优点是，分析关系可以颠倒，即从所需的PSF所需的反射镜轮廓可以很容易地计算，从而避免使用复杂和耗时的数值代码。该方法也可以适用于空间不均匀的光束强度的情况下，通常在同步加速器和自由电子激光器的经验。在这项工作中，我们暴露的分析方法和应用的光束整形问题。
2013-04-04 astro-ph.IM physics.optics
SPHERE on-sky performance compared with budget predictions
SPHERE（分光光度系外行星研究）极端AO行星猎人经过十年的发展，于2014年5月在Paranal山的VLT天文台看到了第一束光。投入了巨大的努力，以模拟其性能，特别是在可实现的对比度方面，并预算仪器功能，如波前误差和光学传输到仪器的三个焦平面，近红外双成像相机IRDIS，近红外积分场光谱仪IFS和可见光偏振相机ZIMPOL。在本文中，我们的目的是比较预测性能与实测性能。除了比较天空对比度曲线和校准的透射测量，我们还比较了基于PSD的波前误差预算与在红外日冕轮中实施的Zernike相位掩模ZELDA获得的现场波前图。SPHERE系统最关键的元素之一是其高阶可变形镜，这是一种与仪器本身并行开发的40x40致动器压电叠层原型设计。尽管在开发过程中发现了一些不好的意外，但仪器性能证明了开发是成功的。将分析在没有适当考虑几个致动器的损失和DM形状中的热和时间引起的变化的情况下操作的破坏性影响，并且将描述通过引入特别设计的Lyot停止和激活光学训练中的一个反射镜来减轻这些缺陷所采取的行动。
2018-07-11 astro-ph.IM
Identification and adaptive control of a high-contrast focal plane wavefront correction system
所有用于系外行星高对比度成像的日冕仪都需要波前校正系统来抑制光学像差并产生足够暗的黑洞。由于最有效的波前校正算法（控制器和估计器）通常是基于模型的，系统的建模精度影响最终的波前校正性能。目前，波前校正系统通常近似为使用傅立叶光学的线性系统。然而，傅立叶光学模型通常是有偏见的，由于在布局测量的不准确性，固有的光学像差的不完善的诊断，以及缺乏知识的可变形反射镜（致动器增益和影响函数）。此外，由于仪器的不稳定性和环境的影响，望远镜的光学系统会随着时间的推移而变化。在本文中，我们提出了一个期望最大化（E-M）的方法来识别和实时适应线性望远镜模型的数据。通过在E步骤（卡尔曼滤波器和Rauch平滑器）和M步骤（分析或基于梯度的优化）之间迭代，该算法能够恢复系统，即使模型取决于电场，其是不可测量的隐藏变量。在普林斯顿大学高对比度成像实验室的仿真和实验表明，该算法提高了模型的精度，提高了波前校正的效率和速度。
2018-10-07 astro-ph.IM
