探索 Astrophotonics 在分段望远镜精确对准中的能力

下一代大型望远镜用于直接成像系外行星将需要分段主镜。这些望远镜在长时间尺度和短时间尺度上都会经历镜面错位，导致最终科学图像质量下降。自适应光学（AO）系统可用于实时纠正这些畸变。AO 系统需要波前传感器（WFS）来测量入射光的相位，以重构光学畸变。然而，大多数用于感知大气湍流的 WFS 无法正确检测由分段望远镜错位引起的畸变，因为它们对相位断裂不够敏感。我们研究了光子灯塔（PLs），即一种允许从多模态到多个单模光信号低损耗传输的波导，用于在焦平面上感知镜面错位。我们评估了 PLs 测量分段镜面的 piston 位移偏移的能力，through 仿真和实验室实验。我们模拟光子灯塔并演示了对分段 piston 的线性重建。进一步地，我们训练了一个神经网络来重建线性 regime 之外的畸变。我们在 Miniature Infrared SEAL（muirSEAL）测试平台上实验验证了分段 piston 位移偏移的重建，该平台包括分段可变形镜、一个 PSF 成像分支和一个 PL。本工作表明，PL 作为未来空间和地面分段镜头望远镜的紧凑型 WFS具有潜在应用价值。