利用 Gerchberg-Saxton 算法重建非调制金字塔波前传感器测量值
天体物理仪器与方法
2024-01-10 v1
摘要
自适应光学(AO)是一种通过实时校正大气湍流及望远镜自身引起的光学像差来提高地基望远镜分辨率的技术。随着巨型分段镜面望远镜(GSMT)的兴起,比以往任何时候都更需要 AO 以发挥这些未来天文台的潜力。AO 系统的主要性能驱动因素之一是波前传感操作,即测量上述光学像差的形状。目的:非调制金字塔波前传感器(nPWFS)是一种高灵敏度波前传感器,可突破 AO 系统的极限。其高灵敏度是以动态范围为代价换来的,这使其成为一种高度非线性的传感器。我们在此提出一种利用光传播互易原理与 Gerchberg-Saxton(GS)算法来反演 nPWFS 信号的新方法。我们分两步测试该重建器的性能:首先在仿真中实现该技术并研究其基本特性;随后在位于加州大学圣克鲁兹分校的 Santa Cruz Extreme Adaptive optics Laboratory(SEAL)测试台上对 GS 重建器进行测试。这种反演 nPWFS 测量的新方式使我们能大幅提升 nPWFS 重建的动态范围,使其动态特性接近调制 PWFS。该重建器是一种迭代算法,计算负担沉重,在当前实现下可能对实时应用构成问题。然而,这种新重建器在许多波前控制操作中仍具帮助。该重建技术也已在 SEAL 测试台上成功测试,现已成为反演 nPWFS 信号的标准方式。
引用
@article{arxiv.2309.14283,
title = {Using the Gerchberg-Saxton algorithm to reconstruct non-modulated pyramid wavefront sensor measurements},
author = {Vincent Chambouleyron and Aditya Sengupta and Maïssa Salama and Maaike A. M van Kooten and Benjamin L. Gerard and Sebastiaan Y. Haffert and Sylvain Cetre and Daren Dillon and Renate Kupke and Rebecca Jensen-Clem and Phil Hinz and Bruce Macintosh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.14283},
year = {2024}
}