基于增益调度相机的光学增益测量：PAPYRUS 的现场演示与前景

实现野外天文学中对行星科学所需的高角分辨率和对比度水平，要求为大型望远镜装配极端自适应光学 (XAO) 系统，以快速补偿大气湍流效应。这 necessitates 发展 ultra-sensitive wavefront sensors (WFSs)，如 Fourier filtering wavefront sensors (FFWFSs)，在低光通量下运行，同时提高 XAO 环路帧率。这些传感器虽然敏感度极高，但以牺牲非线性行为为代价，必须妥善校准和补偿以实现所需性能。我们旨在现场验证一种新近提出的方法，将 FFWFS 与焦平面探测器关联的增益调度相机 (GSC)，用于实时估算传感器非线性的一阶项，即模态光学增益。我们在适用于现有 pyramid wavefront sensor (PWFS) 的自适应光学台架 PAPYRUS 上实现 GSC。我们将实验结果与高保真度数值孪生体的预期结果进行比较。我们在实验室和现场均验证了该方法。我们展示了 GSC 在 100 Hz 下准确估算 PWFS 光学增益的能力，这对应于 PAPYRUS 硬件所限制的当前速度极限，但其可应用于更高频率，以实现逐帧光学增益跟踪。所呈现的结果在光学增益估计方面与再现实验条件的数值模拟之间表现良好一致。我们的实验结果验证了将 FFWFS 与焦平面相机耦合以掌控传感器非线性行为的策略。这表明其对未来 XAO 应用具有吸引力。