用于下一代空间望远镜系外行星成像的微点切趾器表征

未来大孔径光学空间望远镜的一个主要科学目标是直接成像并对潜在宜居系外行星的反射光进行光谱分析。为此，光学系统必须抑制来自恒星的衍射光，以在小角距离处揭示比宿主恒星暗约十个数量级的point sources。带有微点切趾器的日冕仪达到了用一系列可能望远镜设计（包括带遮挡与分段光瞳者）成像类地行星所需的理论性能。我们表征了一个测试微点切趾器，其具有多种整体图案（阶跃函数、梯度与正弦）以及 4 种不同点尺寸（3、5、7 和 10 $\mu$m），由抗反射玻璃上的小铬方块制成，表征手段包括显微术、光学激光干涉术，以及 600 和 800 nm 波长下的透射与反射测量。显微术显示微点加工精度高。激光干涉术结果表明，反射中观测到的相移随局部微点占空比变化。透射测量显示，对于点尺寸 >5 $\mu$m，微点占空比与透射率呈线性关系。然而，当点尺寸 <5 倍波长且占空比约为 50%（微点图案变为周期性）时，测得异常高透射率。在较大点尺寸情况下透射超出不显著，表明其可能由入射场与金属微点表面电子共振的相互作用引起。我们利用微点切趾器的经验模型优化了第二代反射式切趾器设计，并确认反射光束的振幅与相位与理想波前紧密匹配。