Bi-O-edge 波前传感器：傅科刀口变体如何助力极端自适应光学
天体物理仪器与方法
2024-01-31 v1
摘要
对邻近恒星周围系外行星的直接探测需要先进的自适应光学（AO）系统。为在未来巨型分段镜望远镜（GSMTs）上于近红外与光学波段达到高斯特列尔比（SR），需要高阶系统。利用 ESO ELT 直接探测暗弱系外行星将需要数万个校正模式。波前传感器（WFS）的分辨率与灵敏度是该科学目标的关键要求。我们提出一类新型 WFS，即双正交傅科刀口传感器（Bi-O-edge），其直接受傅科刀口检验（Foucault 1859）启发。该思路在于使用分束器产生两个焦点，每个焦点由一个方向相互正交的刀口感知。我们描述了两种实现概念：Bi-O-edge 传感器可由锐边与 tip-tilt 调制装置实现（锐边 Bi-O-edge），或由灰边上的平滑渐变透射实现（灰边 Bi-O-edge）。将 Bi-O-edge 概念与四面经典金字塔波前传感器（PWS）比较，可深入认识测量的本质。我们的分析表明，Bi-O-edge 相对于 PWS 的灵敏度增益取决于系统配置。该增益是控制模式数与调制角的函数。我们发现，对于锐边 Bi-O-edge，在控制模式数大且调制角小时，传播光子噪声方差减小的增益趋近于理论因子 2，意味着锐边 Bi-O-edge 仅需 PWS 一半的光子数即可达到相似的测量精度。
引用
@article{arxiv.2309.07485,
title = {The Bi-O-edge wavefront sensor: How Foucault-knife-edge variants can boost eXtreme Adaptive Optics},
author = {C. Vérinaud and C. T. Heritier and M. Kasper and M. Tallon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.07485},
year = {2024}
}
备注
Accepted for publication in Astronomy and Astrophysics