高对比度成像仪与望远镜中金属反射引起的偏振相关光束偏移
天体物理仪器与方法
2023-10-02 v2 地球与行星天体物理
光学
摘要
(删节)背景。为在反射(偏振)光中直接成像岩质系外行星，未来地基与天基高对比度成像仪和望远镜旨在恒星附近达到极端对比度。然而，可实现的对比度将受反射诱导的偏振像差限制。虽然偏振像差可用数值建模，此类计算对全部效应范围、其起源与特征以及可能的缓解方法提供甚少洞见。目的。我们旨在从基本层面理解平面金属镜反射产生的偏振像差。方法。我们使用偏振光线追迹数值计算偏振像差，并根据物理文献中闭式数学表达式描述的偏振相关空间与角向 Goos-Hänchen 和 Imbert-Fedorov 光束偏移解释结果。结果。我们发现全部四种光束偏移均可由偏振光线追迹完全复现，并研究了偏移的起源、特征、大小和方向。在四种光束偏移中，仅空间 Goos-Hänchen 和 Imbert-Fedorov 偏移与高对比度成像仪和望远镜相关，因为这些偏移在焦平面可见，并在 PSF 中产生偏振结构，降低日冕仪性能及恒星附近的偏振散斑抑制。结论。光学系统中的光束偏移可通过保持大 f 数和小入射角来缓解。最重要的是，镜面镀膜不应优化为最大反射率，而应设计为具有接近 180° 的延迟量。我们研究的洞见可用于提升当前与未来高对比度成像仪的性能，尤其是空间与 ELT 上的那些。
引用
@article{arxiv.2308.10940,
title = {Polarization-dependent beam shifts upon metallic reflection in high-contrast imagers and telescopes},
author = {R. G. van Holstein and C. U. Keller and F. Snik and S. P. Bos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.10940},
year = {2023}
}
备注
19 pages, 13 figures, 1 table, final version as published in Astronomy & Astrophysics, 677, A150 (2023)