好赤星体望远镜高效的系外行星成像仿真

星遮蔽及其他提议任务概念的直接成像仿真对于表征行星检测性能并为任务设计权衡提供信息至关重要。为了评估 60 米星遮蔽对于好赤星体望远镜（HWO）的互补作用，我们开发了星遮蔽的光学模型，并模拟了太阳系在 0 度和 60 度倾斜角下的成像。直接成像系统的光学核心效率是决定曝光时间和潜在系外行星产量的关键指标。我们使用光学模型评估了核心效率，包括 6 米分段遮蔽的望远镜光学口径，覆盖可见到近红外波段（500-1000 nm）。此类精确衍射光学仿真需要大量大尺度傅里叶变换，计算时间昂贵，因为星遮蔽掩模和望远镜口径都需要细致的空间取样。我们引入了傅里叶抽样技术——蓝estein快速傅里叶变换 (BFFT)，高效地仿真衍射光学，使我们能够对核心效率进行高保真仿真。通过表征抽样要求并将 BFFT 的计算复杂度与标准傅里叶方法（例如 DFT 和 FFT）进行比较，我们展示了其在我们光学管道中的效率。这些方法在 PyStarshade（Taaki 2025）中实现，后者是一个开源的 Python 软件包，提供灵活的衍射工具和星遮蔽成像仿真。我们的结果表明，HWO 星遮蔽搭配分段离轴望远镜口径，在半径为 $0.7\lambda/D$ 的光度孔径内测量的核心效率为 68%。若额外遮蔽口径，实现 66% 的核心效率。