Exoplanet detection with photonic lanterns for focal-plane wavefront sensing and control
Exoplanet detection with photonic lanterns for focal-plane wavefront sensing and control
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使用光子灯进行系外行星探测，用于焦平面波前传感和控制
DOI：
10.1117/12.2630692
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Guyon, Olivier
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lin, Jonathan;Xin, Yinzi;Norris, Barnaby R.;Kim, Yoo Jung;Sallum, Steph;Betters, Christopher;Leon-Saval, Sergio;Lozi, Julien;Vievard, Sebastian;Guyon, Olivier
内工作角是实现系外行星直接成像和表征科学发现的关键参数。从波前误差的传感与控制、日冕星光抑制、后处理差分技术等方面探讨了提高内工作角达到衍射极限中心的方法。这些方法最终受到残余星光的散点噪声的限制，因此需要自适应光学系统感知和控制波前误差的能力，以便日冕仪能够有效地抑制到达科学焦平面的星光。光子灯在科学焦平面上的应用很有吸引力，因为它们能够利用有限的可接受模式对光进行空间过滤，并有效地将结果耦合到衍射有限的光谱仪上，提供了一种紧凑而经济的方法来实现基于光谱多样性的后处理。我们的目标是表征光子灯作为焦平面波前传感器的能力，使自适应光学系统能够控制影响科学焦平面的像差并拒绝额外的恒星光子噪声。作为焦平面波前传感器，光子灯可以通过直接和日冕观测提高对系外行星的灵敏度。我们研究了光子灯在线性和二次型状态下的传感能力，并对不同的灯几何形状（包括非模式选择、模式选择和混合几何形状）作为端口号的函数进行了分析和数值处理。在本报告中，我们报告了这种灯笼的灵敏度，并评论了不同灯笼几何形状对焦平面波前传感的相对适用性和灵敏度影响。
Inner working angle is a key parameter for enabling scientific discovery in direct exoplanet imaging and characterization. Approaches to improving the inner working angle to reach the diffraction limit center on the sensing and control of wavefront errors, starlight suppression via coronagraphy, and differential techniques applied in post-processing. These approaches are ultimately limited by the shot noise of the residual starlight, placing a premium on the ability of the adaptive optics system to sense and control wavefront errors so that the coronagraph can effectively suppress starlight reaching the science focal plane. Photonic lanterns are attractive for use in the science focal plane because of their ability to spatially filter light using a finite basis of accepted modes and effectively couple the results to diffraction-limited spectrometers, providing a compact and cost-effective means to implement post-processing based on spectral diversity. We aim to characterize the ability of photonic lanterns to serve as focal-plane wavefront sensors, allowing the adaptive optics system to control aberrations affecting the science focal plane and reject additional stellar photon noise. By serving as focal-plane wavefront sensors, photonic lanterns can improve sensitivity to exoplanets through both direct and coronagraphic observations. We have studied the sensing capabilities of photonic lanterns in the linear and quadratic regimes with analytical and numerical treatments for different lantern geometries (including non-mode-selective, mode-selective, and hybrid geometries) as a function of port number. In this presentation we report on the sensitivity of such lanterns and comment on the relative suitability and sensitivity impacts of different lantern geometries for focal-plane wavefront sensing.
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DOI：
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影响因子：
--
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通讯作者：
Fitzgerald, Michael P.
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影响因子：
--
作者：
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通讯作者：
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影响因子：
--
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通讯作者：
S. Bos
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DOI：
--
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
--
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通讯作者：
M. Kasper
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影响因子：
4.8
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T. A. Wright;S. Yerolatsitis;K. Harrington;R. Harris;T. Birks
通讯作者：
T. Birks