用于天文望远镜建模的开源高斯束分解工具

在直接成像系外行星的追求中，高对比度成像界已开发了多种工具来模拟分段孔径望远镜上日冕仪的性能。随着望远镜规模增大以及科学目标转向更短波长，优化高对比度成像仪器所需物理光学传播变得计算上难以承受。高斯束分解（GBD）是一种替代的物理光学传播方法，将任意波前分解为傍轴光线。这些光线可使用ABCD矩阵快速传播，并转换为相应的高斯光束以准确建模物理光学现象，而无需衍射积分。GBD技术近期已在商业软件（如FRED、CODE V、ASAP）中发展和实现，但似乎缺乏开源平台。我们提出一个用Python开发的新型GBD工具来建模物理光学现象，旨在减轻建模复杂孔径、多元素系统的计算负担，并引入建模对准误差的能力。本研究展示了GBD技术所利用的光学的几何与物理 regimes 的协同作用，其动机是推进用于分段孔径望远镜日冕仪设计与分析的开源物理光学传播器。本工作通过泊松斑计算说明了GBD，并展示了对于多元素系统GBD相比菲涅耳传播器具有显著的运行时优势。