下一代巨型分段镜面望远镜（GSMTs）中的偏振像差 I. 对日冕仪性能的影响

下一代大型分段镜面望远镜有望对类地岩石行星进行直接成像与表征，这要求在 I 至 J 波段波长处达到 $10^{-7}$ 至 $10^{-8}$ 的对比度极限。影响天空原始对比度的一个关键方面是源自望远镜镜面与仪器光学元件反射的偏振像差。我们模拟了偏振像差，并估算了其对三台下一代地基大型分段镜面望远镜可达对比度的影响。我们在 Zemax 中执行光线追迹，并使用偏振光线追迹算法计算偏振像差与 Jones 瞳图。通过使用基于物理光学的仿真框架 hcipy 将这些 Jones 瞳图传播通过一组理想日冕仪，估算了这些像差对对比度的影响。对巨型分段镜面望远镜（GSMTs）的光学建模表明，偏振像差会通过日冕仪系统产生显著泄漏。主导像差为延迟离焦，其源于主镜与副镜上的陡峭角度。在可见光波长处，延迟离焦将 1 $\lambda/D$ 处的对比度限制于 $10^{-5}$ 至 $10^{-4}$，在红外波长处限制于 $10^{-5}$ 至 $10^{-6}$。仿真还显示镀膜在决定像差强度方面起主要作用。在设计下一代极大望远镜的高对比度成像仪器时，需考虑偏振像差。这可通过补偿光学、鲁棒日冕仪、专用镀膜、校准与数据分析方法实现，或通过将偏振测量与高对比度成像结合以测量这些效应。