光谱线性暗场控制：利用带外散斑场稳定系外行星成像的深度对比度

波前稳定是系外行星高对比度成像的一项基本挑战。对于空间和地面观测，波前控制性能最终受限于可用于传感的有限星光量，因此波前测量必须尽可能高效。为了应对这一挑战，我们提出利用高对比度光谱带宽之外波长的明亮焦平面散斑来传感残余误差。我们证明了明亮的带外散斑强度与残余波前像差之间存在线性关系。高效的线性控制回路可以利用这种关系。所提出的方案称为光谱线性暗场控制（spectral LDFC），在超高对比度成像方面比传统方法更灵敏。Spectral LDFC 与最近提出的空间 LDFC 密切相关且可结合使用，后者利用观测波长但位于焦平面图像中高对比度区域之外的光。这两种 LDFC 技术都不需要将星光与高对比度散斑场混合，因此可以在进行波前校正迭代的同时，进行全灵敏度、不间断的高对比度观测。我们还表明 LDFC 对可变形反射镜校准误差和漂移具有鲁棒性，因为它依赖于探测器响应稳定性而非可变形反射镜稳定性。当科学采集在非最佳波前传感波长下进行时，LDFC 尤为有利，例如在太阳型恒星周围行星的近红外观测中，可见光散斑传感是理想选择。我们在基础层面描述了该方法，并提供了实现该方法的算法。我们通过数值模拟证明，spectral LDFC 非常适用于大型分段空间望远镜的皮米级共相。