Теоретический принцип APF-WFS

Метод APF-WFS основывается на анализе свойств Фурье АО-скорректированного изображения, полученного после асимметричного жесткого стоп-маска была помещена в зрачке. SCExAO Прибор оснащен двумя из этих масок с асимметричной особенности при различных позиционных углах, так что каждая часть инструментального ученика можно объяснить. Вращение колеса, расположенный в плоскости, конъюгированного с зрачка прибора (см. 3 Йованович и др. 2015b) позволяет перемещать маски и из луча в соответствии с требованиями к наблюдателю.

Инжир. 1 Изображения зрачка (слева) и фокальной плоскости (вправо) приобретенное внутренней камерой науки SCExAO. В дополнение к четырем телескопа Subaru пауков, толстая рука видна на левой стороне зрачка вносящим асимметрию, необходимой для метода волнового фронта зондирования.Толстая точка видна в нижнем квадранте зрачка индуцируется мертвом привода на DM. В фокальной плоскости, присутствие этой асимметрии приводит к дополнительным набором дифракционных пиков вдоль направления, перпендикулярного к тому, что в руки и lumpier первого дифракционного кольца.

Открыть с помощью DEXTER

На рисунке 1 показано изображение одного из асимметричных масок в зрачке и функции рассеяния точки (PSF) она производит. В сочетании с использованием 2000-элемента деформируемого зеркала (DM), это простое изменение ученика является мощным инструментом, используемым для управления аберраций низкого порядка соответствующего финансового инструмента PSF. Все изображения, показанные в этой статье, были получены с использованием H -Band фильтр, с центром на длине волны 1,65 мкм м и с эффективной шириной полосы 0,3 μ м. Пикселей масштаб внутренней камеры науки составляет 12,1 мас на пиксель, который, для этой длины волны, обеспечивает отбор проб лучше, чем Найквиста.

Было показано, что в режиме низкого аберраций, типичны, что остается после того, как первый слой коррекции АО применяется, фаза Φ измеряется в фурье - образа я и инструментальная фаза зрачка φ линейно связаны между собой. На внутреннем источнике калибровки, не зависят от атмосферной турбулентности Штреля изображений, используемых в данном исследовании (например, во время калибровки), как правило, составляет порядка 80%. На-небе, так как результаты, показанные здесь, были приобретены до петля XAO закрыта, Штреля значительно ниже, порядка 50%, что является достаточно хорошей отправной точкой для приближения действительными.

Информация целевая фаза, связанная с пространственной структуры наблюдаемого объекта Ф ₀, также присутствует в плоскости Фурье и просто добавляет к этому инструментальной фазы Фурье. Когда аберраций волнового фронта низкие (ниже ~ 1 радиан), классический образ-объект свертка отношение (1), следовательно, может быть изменена, если один работает с фазовой части преобразования Фурье этого изображения следующим образом: (2), где оператор, который описывает путь фазы зрачка φ распространяющуюся в Фурье-плоскости.

При наблюдении точечного источника, для которого Φ ₀ = 0 (или, если объект известен), это соотношение может быть перевернутой, если ввести асимметрию в зрачке (Martinache 2013). Прямым фокальной плоскости изображения, только с небольшим количеством дополнительной дифракционной генерируемой асимметрии зрачка (см. 1), следовательно, может служить в качестве датчика волнового фронта.

Для того, чтобы определить структуру оператора А, дискретное представление инструмента ученика должен быть построен - в том числе асимметричной маски - после регулярной сетки с шагом таким образом, что плотность выборки является достаточно репрезентативной оригинального ученика. Затем путь этой дискретной модели проектов в эквивалентных интерферометрических базовых линий в плоскости Фурье необходимо изучать. Модель в настоящее время используется на SCExAO предоставляется на рис. 2. Это уменьшает замаскированную ученика к вектору в 292-компонент, который выступает на векторе 675-элемента в области Фурье. Матрица фазового переноса, которая устанавливает соответствие между двумя пространствами (Φ = A × ф) рассчитывается с использованием PYSCO программного обеспечения, которое используется для волнового фронта зондирования, а также для анализа ядра фазы данных дифракции ограниченных изображений.

Инжир. 2 Дискретная модель асимметричной маски зрачка, используемого для калибровки необщего ошибки пути в SCExAO. Ученик дискретизируется в векторе 292-элемент, который выступает на множество 675 эквивалентных интерферометрических базовых линий (или УФ-точек) в области Фурье. Линейное преобразование, которое относится к волновой фронт фаз, измеренных в фурье-образа целиком определяется из этой модели. Наличие асимметрии в зрачке гарантирует, что обратная связь для этой межфазной матрица существует.

Открыть с помощью DEXTER

Наличие асимметрии в зрачке гарантирует, что обратная связь для этой межфазного переноса матрица существует, и может быть использован для вывода зрачке-фазовый вектор ф из фазы Фурье Ф, используя соотношение (3), где ⁺ является псевдообратная матрица фазового переноса матрицы А, вычисленная после отклонения режимов, связанных с низким уровнем сингулярных значений. Геометрия асимметричной функции маски, используемой для этой работы не является результатом оптимизации и просто повторяет форму, используемую в концептуальном документе о Martinache (2013 г.). Меньшая асимметричная функция, как ожидается, приведет к снижению, но Чувствительность на систематическое исследование влияния чувствительности геометрии асимметрии еще предстоит сделать. В то же время, любопытный читатель может проверить экспериментальную работу папы и др. (2014), который показывает, что, в случае сегментного диафрагмы, методика остается эффективным, даже при минимуме асимметрии (один сегмент апертуры) и вдруг сломается, если никакой асимметрии не присутствует вообще, проверки математическое модель такой подход опирается на.