拓扑荷为 4 的亚波长光栅涡旋星冕仪（SGVC4）的研制

在小内工作角（IWA）下实现高对比度直接成像的一种可能方案是使用矢量涡旋星冕仪（VVC），它在望远镜焦平面内提供一个连续的螺旋相位渐变，并在其中心具有一个相位奇点。这种光学涡旋由其拓扑荷表征，即沿围绕奇点的闭合路径相位累积 $2{\pi}$ 弧度的次数。过去几年，我们一直在研制由旋转对称亚波长光栅诱导的电荷-2 VVC（SGVC2），也称为环形槽相位掩模（AGPM）。自 2013 年以来，已使用合成金刚石基底制造了多个 SGVC2（或 AGPM），随后在专用光学平台上进行了验证，并安装在 10 米级望远镜上。然而，为了抵消未来极大望远镜在近红外波段将部分分辨的亮星的光，增加拓扑荷似乎是必须的。本文首先详述了我们研制专用于近红外波段的 SGVC4（电荷 4）的动机。挑战在于图案的设计，由于当前制造工艺的限制，理论上完美的图案是不现实的。因此，我们提出了一种新的、现实的 SGVC4 设计，具有最小化的不连续性和优化的相位渐变，显示出相对于该领域先前工作的决定性改进。基于 RCWA 模拟给出了我们概念的初步验证，而完整的三维时域有限差分模拟（以及最终的实验室测试）将是最终验证所必需的。