用于天文台设计与建模的混合传播物理：以日冕仪为例

对于衍射受限光学系统，需精确物理光学模型以恰当评估仪器性能。配备用于直接系外行星成像日冕仪的天文观测台需要物理光学模型来模拟失准与衍射效应。精确掌握观测台 PSF 对于高对比度成像仪器设计及天体物理观测模拟不可或缺。当前最先进方法是在多个软件包间建模失准、光线像差与衍射，使设计过程复杂化。高斯光束分解（GBD）是一种基于光线的衍射计算方法，已广泛用于商业光学设计软件。通过利用观测台光线模型数据进行相干计算，光线像差误差可直接送入日冕仪物理光学模型，实现更一体化的观测台模型。我们开发了 GBD 传输矩阵方法的正式算法，并对照解析结果与传统物理光学模型评估其对于高对比度成像模拟的适用性。与解析 Airy 函数相比，观测台 PSF 的 GBD 模拟求和归一化 RMS 差异约 10^-6。这些场随后通过系外行星成像日冕仪的 Fraunhofer 模型传播，平均残差数值对比度 4x10^-11，在内工作角附近最大达 5x10^-9。这些结果展现出 GBD 作为高对比度成像可行传播技术未来发展的良好前景。我们在开源软件包中开发此算法，并概述其持续发展路径以提升基于 GBD 衍射模拟的保真度与灵活性。