利用日冕相位多样性 (COFFEE) 补偿 SPHERE 上的高阶准静态像差

专用于高对比度成像的第二代仪器 SPHERE 即将在欧洲甚大望远镜 (Very Large Telescope) 上投入运行。此类仪器依赖于极端自适应光学系统与日冕仪的结合，以抑制大部分衍射恒星光。然而，日冕仪的性能受到准静态像差的严重限制，这些像差会在科学成像平面中产生长寿命的散斑，极易被误认为行星。因此，最终性能受限于波前传感器与科学相机之间不可避免的差分像差，必须对其进行估计和补偿。在本文中，我们使用 COFFEE 方法来测量和补偿 SPHERE 的准静态像差。COFFEE（即 COronagraphic Focal-plane wave-Front Estimation for Exoplanet detection，用于系外行星探测的日冕焦平面波前估计）是将相位多样性扩展至日冕成像的一种方法，它仅利用科学相机记录的两幅焦平面图像即可估计准静态像差（包括差分像差）。在本文中，我们利用 SPHERE 的红外探测器 IRDIS 记录的日冕图像来估计日冕仪上游的像差，随后利用 SPHERE 的极端自适应光学回路 SAXO 对其进行补偿。我们首先通过估计引入日冕仪上游的校准影响函数图案，验证了 COFFEE 估计高阶像差的能力。接着，我们在一种原创的迭代补偿过程中使用 COFFEE 来补偿估计出的像差，使得在 IRDIS 上 2λ/D 至 15λ/D 范围内的对比度提高了 1.4 至 4.7 倍。我们还通过仿真评估了补偿过程的性能，发现实验结果与仿真结果吻合极佳。