40 米级望远镜使用激光导星的金字塔波前传感器预期性能
天体物理仪器与方法
2024-11-13 v1
摘要
新一代巨型拼接镜面望远镜计划使用人工激光导星（LGS），以扩大其自适应光学系统的天空覆盖率。LGS 作为有限距离处的 3D 物体将具有较大的拉长效应，这将影响其与夏克-哈特曼（SH）波前传感器的配合使用。在本文中，我们计算了 40 米望远镜在受光子噪声影响下使用 LGS 的金字塔波前传感器（PWFS）的预期性能，并将分析扩展到以平面 2D 物体作为参考的情况。我们开发了一种新的 LGS 离散化方法，以及一种在使用扩展物体时更快的、适用于任何傅里叶滤波波前传感器（FFWFS）的光传播方法。我们展示了使用灵敏度模型来预测闭环自适应光学系统性能的方法。我们通过使用卷积模型计算光学增益，优化了点源标定交互矩阵以适应扩展物体的信号。我们发现，鉴于扩展激光源的尺寸，灵敏度下降幅度足够大，使得在预期的 LGS 返回通量下系统将在低性能状态下运行。激光束的宽度，而非钠层的厚度，被确定为限制因素。即使是理想的平面 LGS，由于 LGS 的通量也会出现性能下降，且返回通量的微小变化将导致性能的巨大变化。我们得出结论，不建议将诸如 PWFS 之类的刀刃型波前传感器与 LGS 配合用于 40 米望远镜，因为鉴于扩展物体的尺寸，它们将在低性能状态下运行。
引用
@article{arxiv.2403.10177,
title = {Expected performance of the Pyramid wavefront sensor with a laser guide star for 40 m class telescopes},
author = {Francisco Oyarzún and Vincent Chambouleyron and Benoit Neichel and Thierry Fusco and Andrés Guesalaga},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.10177},
year = {2024}
}