用于光子计数高对比度应用的随机变化像平面的第一性原理模拟器
天体物理仪器与方法
2020-10-07 v1
摘要
光学与近红外微波动力学电感探测器（MKID）是一种具有固有光谱分辨率的低温探测器，能够瞬时记录单个光子且潜在地无虚假计数或读出噪声。这些特性使 MKID 通过启用基于光子统计的行星鉴别技术以及在更短时间尺度上执行常规噪声减法技术，而对系外行星直接成像产生变革性影响。这些探测器正处于快速发展过程中，因此，其性能增强潜力的全部程度尚未被量化。MKID 系外行星直接成像模拟器（MEDIS）是一个用于 MKID 高对比度观测的通用端到端数值模拟器。该模拟器利用当前光传播库，并为其增补一个新的 MKID 仿真模块，以提供检测过程中存在的许多退化效应的实用模型。我们使用 MEDIS 展示当常规差分成像技术应用于低流量、短时长观测时，各种 MKID 特性的变化如何影响对比度-分离性能。我们表明，要在近距离分离处改善性能，需要在星冕仪后存在高残余流量时提高最大计数率或像素采样。我们预测，将像素良率从当前仪器实现的 80% 提升至 100%，将在 3 处带来约 4 倍、在 6 处带来约 8 倍的对比度改善。要在该低流量区间内实现更好的对比度性能，则需要利用编码在光子到达时间统计中的信息。
引用
@article{arxiv.2007.15274,
title = {First Principle Simulator of a Stochastically Varying Image Plane for Photon-Counting High Contrast Applications},
author = {R. H. Dodkins and K. Davis and B. Lewis and S. Mahashabde and B. A. Mazin and I. A. Lipartito and N. Fruitwala and K. O'Brien and N. Thatte},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.15274},
year = {2020}
}