基于空间裁剪自协相相机的单次焦平面波前感知

可居住世界望远镜需要主动抑制星斑，以直接成像类星体。焦平面波前感知和控制允许我们检测并随后消除通过电场测量的时变星斑。两种基于测量的波前感知方法包括成对探测（PWP）和自协相相机（SCC）。然而，PWP 技术耗时，需要至少 4 张图像，降低消除畸变速度。SCC 中，色差 masks 透过 Lyot 孔口的光被孔洞滤波，滤波光创建参考光束，与通过 color 盘漏出的星斑干涉。经典 SCC 实现仅适用于狭小光谱带宽且需要显著过度放大的光学元件，这限制了其实现。我们提出一种新变体，即空间裁剪自协相相机（SCSCC）。SCSCC 利用置于 Lyot 孔口附近的孔洞，缩小整体光束占据面积，提升传感器分辨率。位于 Lyot 孔口下游的刀锋边缘光束分离器将光分为两条通道：带干涉和不带干涉。这使我们能够通过单次曝光感知波前。时变畸变被有效“冻结”在位，便于消除。我们呈现 SCSCC 在感知和控制环路中的单色模拟结果，展示在 5~20 λ/D 暗区实现约 4×10^-10 的归一化强度。我们发现，波前控制配合 SCSCC 在时变星斑场中实现的对比度约为 PWP 的 50 倍。我们的结果使 SCSCC 成为即将到来的可居住世界望远镜任务中valuable 的波前传感概念。