太陽(yáng)系外類地行星直接成像探測(cè)極具挑戰(zhàn)性。在可見光短波段,行星信號(hào)主要來(lái)自恒星經(jīng)由行星大氣的反射光,兩者對(duì)比度在10^-10量級(jí),導(dǎo)致微弱的系外行星光被淹沒(méi)。因此,有效抑制來(lái)自恒星的強(qiáng)光是實(shí)現(xiàn)類地行星探測(cè)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(shí)現(xiàn)全區(qū)域高對(duì)比度成像。針對(duì)上述方案,進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,說(shuō)明其可行性及潛在性能。數(shù)值模擬基于點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的能量分布,評(píng)價(jià)系統(tǒng)的目標(biāo)成像對(duì)比度,并采用隨機(jī)并行梯度下降迭代算法進(jìn)行優(yōu)化,最終成像對(duì)比度在360°全區(qū)域內(nèi)達(dá)到10^-10量級(jí)。研究表明,該方案有望用于未來(lái)空間類地行星直接成像探測(cè)。 

【文章來(lái)源】：天文研究與技術(shù). 2020,17(01)CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【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(guò)望遠(yuǎn)鏡焦點(diǎn)(Telescope Focus)并由準(zhǔn)直透鏡L1進(jìn)行準(zhǔn)直,平行光通過(guò)孔徑光闌(Pupil Stop)后作用在有限帶環(huán)狀透過(guò)率漸變?yōu)V光片(Stepped-transmission Filter)上進(jìn)行振幅調(diào)制,再通過(guò)成像鏡L2和準(zhǔn)直鏡L3在曈面處使用可變形鏡進(jìn)行波前校正;最后通過(guò)成像鏡L4成像,在成像焦面處通過(guò)探測(cè)器獲得高對(duì)比度暗區(qū)。使用隨機(jī)并行梯度算法對(duì)有限帶環(huán)狀透過(guò)率漸變?yōu)V光片進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。濾光片上每一帶的透過(guò)率作為一個(gè)獨(dú)立變量,多個(gè)變量進(jìn)行同時(shí)迭代。經(jīng)過(guò)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(duì)比度。圖3為優(yōu)化設(shè)計(jì)的有限帶環(huán)狀透過(guò)率漸變?yōu)V光片以及每一環(huán)帶上對(duì)應(yīng)的透過(guò)率。圖4為經(jīng)過(guò)有限帶環(huán)狀透過(guò)率漸變?yōu)V光片調(diào)制后在焦面處獲得點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)圖像。

使用隨機(jī)并行梯度算法對(duì)有限帶環(huán)狀透過(guò)率漸變?yōu)V光片進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。濾光片上每一帶的透過(guò)率作為一個(gè)獨(dú)立變量,多個(gè)變量進(jìn)行同時(shí)迭代。經(jīng)過(guò)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(duì)比度。圖3為優(yōu)化設(shè)計(jì)的有限帶環(huán)狀透過(guò)率漸變?yōu)V光片以及每一環(huán)帶上對(duì)應(yīng)的透過(guò)率。圖4為經(jīng)過(guò)有限帶環(huán)狀透過(guò)率漸變?yōu)V光片調(diào)制后在焦面處獲得點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)圖像。圖4 使用有限帶環(huán)狀透過(guò)率漸變?yōu)V光片調(diào)制后,在焦面獲得的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)圖像


本文編號(hào)：3337457