利用ZELDA在衍射极限下实现分段孔径望远镜的精细共相

分段孔径望远镜需要一套从粗对齐到监测过程的对齐程序，以便为系外行星成像等严苛科学观测提供极高光学质量图像。最后一步，称为精细相位校正，要求在衍射极限下具备高灵敏度的波前传感与控制系统，以实现纳米级精度的段对齐。在此背景下，泽尔尼克波前传感器代表了此类校准的有前景选项。称为泽尔尼克段相位单元（ZEUS）的概念先前为地基应用开发，用于在视宁度受限图像下工作。然而，此类概念不适用于衍射极限图像的精细共相。我们重新审视ZELDA——一种为系外行星直接成像仪中残余像差测量而开发的泽尔尼克传感器——以在衍射极限下测量段活塞、倾斜和俯仰。我们引入了该传感器信号的一种新颖分析方案，其依赖于每个段的活塞、倾斜和俯仰估计器，并提供概率性见解以根据初始波前误差预测闭环校正成功与否。该传感器明确且同时地反演段活塞与倾斜-俯仰失调。我们的方案允许在闭环操作中校正这些误差至近零残差，仅需几次迭代。该传感器还对其部件失调表现出低灵敏度，并具备使用相对明亮自然引导星进行操作的高能力。我们的共相传感器依赖于现有掩模技术，这使得该概念已可用于未来空间任务中的分段孔径。