利用极大望远镜进行系外行星成像：在 ESO/GHOST 测试台上探索带 Zernike 波前传感器的二级 AO

我们提出探索一种级联极端自适应光学（ExAO）方法，其第二级基于 Zernike 波前传感器（ZWFS），用于系外行星成像与光谱学。当前大多数系外行星成像仪使用单级 ExAO 来校正大气湍流的影响，并在近红外波段产生高斯特列尔比（Strehl）的观测恒星图像。虽然此类系统能够观测邻近恒星周围温暖的气体伴星，但增加第二级 AO 可进一步推进波前校正，并有可能观测更冷或更小的行星。该方法目前正在不同的系外行星成像仪（VLT/SPHERE、Mag-AOX、Subaru/SCExAO）中研究，考虑在第二臂中使用 Pyramid 波前传感器（PWFS）来测量第一级遗留的残余大气湍流。由于这些像差预期非常小（近红外波段几十纳米），我们提出研究一种基于 ZWFS 的替代方法。该传感器是一个有前景的概念，捕获范围小，但凭借其高灵敏度、简单的相位重建和易于实现来估计残余波前误差。在本工作中，我们在 ESO 的 GHOST 测试台上进行初步测试，以实验验证该方法。还展示了带有花瓣效应（petalling）的附加实验，给出了有前景的波前校正结果。最后，我们简要讨论了基于 PWFS 与基于 ZWFS 的第二级 AO 的首次比较，以就两种方案对当前系外行星成像仪升级及极大望远镜（ELT） envisioned ExAO 仪器的系外行星成像与光谱学的意义得出初步结论。