消色棋盘：零差干涉仪相位移动器的新概念 - I. 理论

在中红外波段直接探测恒星周围的行星，需要一种能在宽波段范围内提供 $\pi$ 消色相移的零差干涉仪。本文提出了一种设计此类消色相位移动器的新概念。该方案的主要优势在于其设计简单，本质上每束光只需一个器件。系统的核心由两个单元化反射镜组成，其中每个单元的厚度使得其反射的那部分波在中心波长处产生 $(2k+1)\pi$ 或 $2k\pi$ 的相移。每个反射镜置于干涉仪的一束准直光束中。由于奇偶分布，当两束光重新组合时，会在轴向上对中心波长产生相消干涉。如果单元厚度的分布遵循基于 Pascal 三角形的相当简单的规律，那么对于离中心波长不太远的波长，消光效果同样显著。例如，使用两个 64x64 单元的反射镜，可以在超过一个完整倍频程的范围内达到 1.e-6 的消光比。这可能满足 Darwin 等空间任务的技术指标。我们还展示了如何在光瞳平面内分布单元，以最优地将行星图像与残余光隔离。我们展示了这些不同配置的消光性能。