光谱调制自相干相机 (SM-SCC)：提高焦平面波前传感的通量

类地系外行星的探测与表征是下一代望远镜的主要科学驱动力之一。当前的直接成像仪器受限于随时间演化的非共光路像差（NCPA）。NCPA 必须通过使用科学焦平面图像进行补偿。一种有前景的传感器是自相干相机（SCC）。SCC 修改日冕仪中的 Lyot 光阑以引入探测电场。然而，由于对小孔间距的要求，SCC 的探测电场较弱。光谱调制自相干相机（SM-SCC）被提出作为解决通量问题的一种方案。SM-SCC 使用带有光谱滤光片的小孔和二向色分束器，从而生成有和没有探测电场的图像。这使得小孔可以放置在更靠近光瞳边缘的位置，从而提高了通量。将 SM-SCC 与积分场单元（IFU）结合，可用于对小孔和 Lyot 光阑施加更复杂的调制模式。具有至少三个光谱通道（例如 IFU）的调制方案可用于将小孔变为具有更高通量的任意孔径。数值模拟表明，SM-SCC 将小孔通量提高了 32 倍，从而使波前传感器灵敏度提高了 5.7 倍。在存在光子噪声、相位误差和振幅误差的闭环控制中，SM-SCC 对亮目标达到了 $1\cdot10^{-9}$ 的对比度。对较暗目标的对比度底限受光子噪声限制，达到 $1\cdot10^{-7}$。对于亮目标，SM-SCC-IFU 在存在光子噪声、振幅误差和相位误差的闭环控制中达到了 $3\cdot10^{-9}$ 的对比度。SM-SCC 对于使用多波段观测（无论是通过积分场光谱还是双波段成像）的系统来说，是一种有前景的焦平面波前传感器。