dLux可微光学II：最大化Fisher信息的光学设计

在衍射极限下运行的天文硬件的设计需要根据期望的品质因数（如测光或天体测量精度）对仪器的物理光学模拟进行优化。系统设计涉及许多参数，其中一些参数可能会使科学观测量的保真度与仪器属性之间产生强非线性的依赖关系。在此，我们介绍一个可微光学模拟框架dLux，这是一个旨在构建与自动微分集成的光学模型的软件库。这种方法能够直接评估前向模型中的梯度和高阶导数，从而促进仪器配置的统计原则性设计和优化。该方法利用数值稳定的二阶和高阶导数直接计算Fisher信息和协方差预测，从而实现高效的贝叶斯实验设计，其目标是优化抽象的品质因数，例如通过复杂操作集恢复参数的精度。该方法针对解析结果进行了验证，并应用于优化参数化望远镜模型和与系外行星探测任务相关的衍射光瞳设计所能达到的天体测量精度。为了支持可重复性和促进方法扩展，我们通过Github共享平台上的开源代码提供了示例实现。