Wavefront зондирования из насыщенного PSF
Хорошо AO скорректированной PSF является весьма контрастируют объектом. Надлежащий одновременная выборка сердечника ФРТ и его дифракционных колец , следовательно , требует детектора с большим динамическим диапазоном, который редко совместим с быстрым считыванием. Внутренняя наука камера SCExAO имеет эффективный динамический диапазон ~ 10 000 отсчетов , так что на практике время экспозиции должно быть выбрано , что либо предоставляет доступ к сердечнику ненасыщенной ФСФ (нормальный рабочий режим волнового фронта чувствительного подхода , описанного до сих пор) или переэкспонировать ядро PSF , чтобы лучше видеть тусклые дифракционных структур , которые его окружают.
В общем виде, линейной модели уравнения. ( 2 ) имеет место только при работе над ненасыщенной изображениями , которые впротивном случае привести к не-трансляционно инвариантного PSF. Пиксели, которые насыщены ярким ядром ФРТ можно рассматривать как нули, так что эффект насыщения может быть смоделирована как умножения на функцию прямоугольным ,который отрезает что - либо выше , чем уровень , налагаемых характеристиками детектора , Это умножение в пространстве изображений приводит к свертке с помощью Эйри-подобной функцией, характерный размер обратно пропорционален размеру насыщенной части PSF.
Эффект этого свертка , как ожидается, будет наиболее заметным в самой внешней области Фурье - плоскости , где фаза будет испытывать изменение знака. Рисунок 11 иллюстрирует этот эффект путем сравнения Фурье-фазовой подписи конкретного аберрация для ненасыщенной PSF к тому из умеренно насыщенного одного. Мы можем видеть , что, в то время как внешняя часть Фурье-фазы, очевидно , зависит от насыщения, то внутренняя часть PSF (выделено меньшим пунктирным кругом) действительно напоминает оригинальный ненасыщенными случай.
| Инжир. 11 Сравнение УФ-фазовой подписи одного и того же количества аберраций (здесь кома) для ненасыщенной PSF (на левой ) и насыщенный один (на правой ). Насыщение в первую очередь влияет на более высокие пространственные частоты изображения, соответствующие крайними частями плоскости Фурье. Во внутренней области насыщенного случая ( в пределах выделенного меньшего круга), Фурье-фаза подпись аберрацией аналогична его ненасыщенной аналога. |
| Открыть с помощью DEXTER |
Рисунок 12 далее делает это очевидным, представляя в 1D участке значения Фурье-фазы насыщенного изображения с Фурье-фазы ненасыщенной изображения. Принимая во внимание , рассматривать как единое целое, Фурье-фаза насыщенных данных представляется как не пригодные для использования (синие точки широко разбросаны), внутренняя часть этого же насыщенного набора данных сильно коррелированы (красные точки) с ненасыщенными данные, свидетельствующие , что некоторые из волнового фронта информация может быть получена в насыщенном случае, если предположить , что мы можем отфильтровать информацию , поступающую из крупнейших исходных условий.
| Инжир. 12 1D сравнение фазы (в радианах) , извлеченной из плоскости Фурье, показанный на рис. 11 , в ненасыщенной случае (по горизонтальной оси) и в насыщенном случае (по вертикальной оси). Синие точки включают данные на всех пространственных частот в то время как красные, соответствуют внутренней части только плоскости Фурье. Сильная корреляция наблюдалась в последнем случае позволяет предположить , что некоторые из волнового фронта информация может быть получена из анализа умеренно насыщенных данных. |
| Открыть с помощью DEXTER |
Для учета этой фильтрации, модель Фурье-фаза может быть изменена, а части фазового переноса матрицы А может быть отброшена вместе с частями вектора Фурье-фазы Ф , которые отфильтрованы. В тестируемом только сохраняет исходные линии, которые на70% или меньше , чем самый длинный базовой линии в модели, которая соответствует площади вписанной в пределах внутреннего круга изображаются в правой панели на фиг. 11 . Из 675 оригинальных различных образцов УФ-фазное, 330 остаются с этой конфигурацией, которая до сих пор порядка от числа мод , необходимых для восстановления полной теоретической фазовой информации зрачок (291 мод).
Для вычисления псевдообратная А+ этой новой системы, 50 режимов сохраняются. С меньшим количеством ограничений от УФ-плоскости, режимы Зернике менее восстановленная, но, тем не менее узнаваемой, как показано на рис. 13 .
| Инжир. 13 Экспериментально выздоровел режимы Зернике после отбрасывания фазы , связанной с самыми длинными исходных условий, которые пострадавших от эффектов насыщения. Эта новая серия экспериментальных режимов следует по сравнению с ненасыщенной случая , представленного на рис. 6 . |
| Открыть с помощью DEXTER |
Процедура калибровки введена в п. 2.4 можно повторить с этой новой модели, после чего ПФА-WFS , является эффективно может работать в замкнутом контуре из анализа насыщенных данных, хотя и с более низкой производительностью. Чтобы увидеть , как это влияет на насыщение датчика, исследование , представленное в п. 3.3 повторили в этом новом рабочем режиме. Результаты этого исследования представлены на рис. 14 .
| Инжир. 14 Исследование реакции датчика в насыщенном случае с мод Зернике различной амплитуды. Эта серия должна быть по сравнению со случаем , представленной на рис. 10 в ненасыщенной случае. |
| Открыть с помощью DEXTER |
В этом своеобразный насыщенный режим, датчик способен работать линейно в ограниченном диапазоне аберраций. Как отмечалось ранее (см. 3.3 ), то режимы, геометрия особенности локализованы бугорки, такие как кома трилистника, что первый предел диапазона аберрация , что APF-WFS может объяснить. APF-WFS может , тем не менее работать на изображениях, основной насыщается, над 100 нм диапазоне волнового фронта RMS , что составляет примерно половину от того, что он может достичь в ненасыщенной режима работы: общий APF-WFS подход является более надежным , чем в первый ожидаемый и может быть использован , несмотря на менее идеальных условиях.
Вывод
Исходя из концептуального исследования , предложенного Martinache (2013 г. ) , в настоящем документе описывается выполнение асимметричного зрачка датчика волнового фронта Фурье в качестве одного из контуров управления волнового фронта прибора SCExAO. Такой подход доказал способность к неоднократно учета ошибки , не общий путь , который влияет на инструмент после нового телескопа , указывающей и обеспечивает обновленную нулевую точку для восходящего потока датчика пирамиды волнового фронта в настоящее время реализуется внутри SCExAO.
Удивительно простой асимметричным жесткий упор маска введена в зрачке дифракционного ограниченного инструмента формирования изображения, таким образом , оказывается мощным диагностическим инструментом для контроля над необщего аберраций пути. Сообщил диапазон захвата техники в настоящее время ограничивается долей волны (RMS ~ λ / 8 ). Комбинация фильтров уменьшающихся длин волн обеспечит прямой путь терпимо относиться к более грубой отправной точкой. Мы в настоящее время изучает потенциал обновленного алгоритма , который одновременно эксплуатирует информацию сэмпл на нескольких длинах волн , чтобы расширить диапазон захвата еще больше,
на этот раз в пределах длины когерентности. Отметим, что другие подходы с использованием комбинаций нерезервированных масок апертуры (Читам и др. 2012 ,2014 ) также полагаться на эту идею , чтобы расширить их диапазон захвата.
Асимметрия приводит к небольшим косметическим ухудшений ФРТ. В то время как это оказывает влияние на coronagraphic инструмент, оно может быть допущено в общего назначения АО-исправленного инструмента визуализации. Очень интересная особенность этого изображения на основе волнового фронта зондирования подхода заключается в том, что, если несколько источников доступны в данной области, алгоритм APF-WFS может быть использован на всех источников одновременно. В зависимости от сложности поля, то же асимметричной маски, в сочетании с анализом нескольких источников в одном изображении, может быть использован для многоссылочных волнового фронта зондирования, открывает путь к полному 3D реконструкции волнового фронта из анализа одной плоскости фокусного изображения. Это свойство также очень может быть поставлен, чтобы использовать на искусственно введенные бессвязные реплики с PSF по оси перестраиваемого интенсивности, как описаноЙованович и др. (2015a) , таким образом , что делает использование техники , совместимой с тем из коронографом , что в противном случае разрушающего интерферометрический ссылкой требуется для разумного преобразования Фурье-анализа изображения, как описано в данной работе.
Использование этого волнового фронта методом управления выходит далеко за пределы управления режимами низкого порядка по SCExAO: этот документ содержит экспериментальные доказательства того, что эта методика действительно эффективна, где теория предсказывает, она должна быть. В экспозиции, которая одновременно показывает ненасыщенный ядро PSF и особенности дифракции на большом разделении с достаточным SNR, APF-WFS может быть использован для управления произвольное число режимов, как это было показано в концептуальном документе. ПФА-WFS, может, на самом деле, быть легко применены в самых разнообразных контекстах волнового фронта зондирования, для грунтового а также космических телескопов, а с учеником, который может быть непрерывным, сегментирован, или даже редкие. APF-WFS является мощным, поскольку он измеряет волновой фронт, где это действительно имеет значение, на уровне детектора науки. Учитывая низкое воздействие на аппаратном обеспечении прибора, это вариант, который следует уделить некоторое внимание как часть любого инструмента высокой контрастности изображения с возможностью управления волновым фронтом.
Рекомендации
· Блейн, C. 2013, Ph.D. Тезис, Университет Виктории (Канада) (В тексте)
· Борде, PJ, и Трауб, WA 2006, ApJ, 638, 488 [NASA ADS] [CrossRef] (В тексте)
· Кэди, Э., Baranec, К., Beichman, К., и др. 2013, в технике и измерительные приборы для обнаружения экзопланет VI, Proc.SPIE, 8864, 88640 [CrossRef] (В тексте)
· Читам, А., Cvetojevic, Н., Норрис, Б., Сиварамакришнан, A., & Тузилл, П. 2014, Оптика Экспресс, 22, 12924 [NASA ADS][CrossRef] (В тексте)
· Читам, AC, Тузилл, PG, Сиварамакришнан, A., & Lloyd, JP 2012, Оптика Экспресс, 20, 29457 [NASA ADS] [CrossRef] (В тексте)
· Give'On, А. 2009, в технике и измерительные приборы для обнаружения экзопланет IV, Proc. SPIE, 7440, 74400 [NASA ADS][CrossRef] (В тексте)
· Дженнисон, RC 1958, MNRAS, 118, 276 [NASA ADS] [CrossRef] (В тексте)
· Йованович, Н., Гийон, О., Martinache, Ф. и др. 2015a, ApJ, 813, L24 [NASA ADS] [CrossRef] (в тексте)
· Йованович, Н., Martinache Ф., Гийон, О., и др. 2015b, PASP, 127, 890 [NASA ADS] [CrossRef] (В тексте)
· Краус, AL, и Ирландия, MJ 2012, ApJ, 745, 5 [NASA ADS] [CrossRef] (В тексте)
· Махаян, Н 1981, J. Opt. Soc. Am. (1917-1983), 71, 75 [NASA ADS] [CrossRef] (в тексте)
· Martinache, Ф. 2010, ApJ, 724, 464 [NASA ADS] [CrossRef] (В тексте)
· Martinache, Ф. 2013, PASP, 125, 422 [NASA ADS] [CrossRef] (В тексте)
· Martinache, Ф., Гийон, О., Йованович, Н. и др. 2014, PASP, 126, 565 [NASA ADS] [CrossRef] (в тексте)
· Minowa Ю., Hayano Ю., Оя, С. и др. 2010, в SPIE Conf. Сер., 7736 (в тексте)
· Папа, Б., Cvetojevic, Н., Читам, А. и др. 2014, MNRAS, 440, 125 [NASA ADS] [CrossRef] (В тексте)
· Саллум, С., Фоллетт, КБ, Эйснер, JA, и др. 2015, Nature, 527, 342 [NASA ADS] [CrossRef] (В тексте)
· Тузилл, PG, Монье, JD, Danchi, WC, Wishnow, EH, & Haniff, CA 2000, PASP, 112, 555 [NASA ADS] [CrossRef] (В тексте)
· Зернике, v. Ф. 1934, Physica, 1, 689 [NASA ADS] [CrossRef] (В тексте)
Все столы