太陽系外類地行星直接成像探測極具挑戰(zhàn)性。在可見光短波段,行星信號主要來自恒星經(jīng)由行星大氣的反射光,兩者對比度在10^-10量級,導(dǎo)致微弱的系外行星光被淹沒。因此,有效抑制來自恒星的強光是實現(xiàn)類地行星探測的關(guān)鍵。提出了基于光瞳振幅調(diào)制和相位校正的技術(shù)方案,以實現(xiàn)全區(qū)域高對比度成像。針對上述方案,進行了數(shù)值模擬分析,說明其可行性及潛在性能。數(shù)值模擬基于點擴散函數(shù)的能量分布,評價系統(tǒng)的目標(biāo)成像對比度,并采用隨機并行梯度下降迭代算法進行優(yōu)化,最終成像對比度在360°全區(qū)域內(nèi)達到10^-10量級。研究表明,該方案有望用于未來空間類地行星直接成像探測。 

【文章來源】：天文研究與技術(shù). 2020,17(01)CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

定義優(yōu)化區(qū)域示意圖

星冕儀結(jié)構(gòu)如圖2。恒星光通過望遠鏡焦點(Telescope Focus)并由準(zhǔn)直透鏡L1進行準(zhǔn)直,平行光通過孔徑光闌(Pupil Stop)后作用在有限帶環(huán)狀透過率漸變?yōu)V光片(Stepped-transmission Filter)上進行振幅調(diào)制,再通過成像鏡L2和準(zhǔn)直鏡L3在曈面處使用可變形鏡進行波前校正;最后通過成像鏡L4成像,在成像焦面處通過探測器獲得高對比度暗區(qū)。使用隨機并行梯度算法對有限帶環(huán)狀透過率漸變?yōu)V光片進行優(yōu)化設(shè)計。濾光片上每一帶的透過率作為一個獨立變量,多個變量進行同時迭代。經(jīng)過多次迭代優(yōu)化后,在4λ/D～14λ/D的區(qū)域內(nèi)獲得10-7的對比度。圖3為優(yōu)化設(shè)計的有限帶環(huán)狀透過率漸變?yōu)V光片以及每一環(huán)帶上對應(yīng)的透過率。圖4為經(jīng)過有限帶環(huán)狀透過率漸變?yōu)V光片調(diào)制后在焦面處獲得點擴散函數(shù)圖像。

使用隨機并行梯度算法對有限帶環(huán)狀透過率漸變?yōu)V光片進行優(yōu)化設(shè)計。濾光片上每一帶的透過率作為一個獨立變量,多個變量進行同時迭代。經(jīng)過多次迭代優(yōu)化后,在4λ/D～14λ/D的區(qū)域內(nèi)獲得10-7的對比度。圖3為優(yōu)化設(shè)計的有限帶環(huán)狀透過率漸變?yōu)V光片以及每一環(huán)帶上對應(yīng)的透過率。圖4為經(jīng)過有限帶環(huán)狀透過率漸變?yōu)V光片調(diào)制后在焦面處獲得點擴散函數(shù)圖像。圖4 使用有限帶環(huán)狀透過率漸變?yōu)V光片調(diào)制后,在焦面獲得的點擴散函數(shù)圖像


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