Residual wavefront control of segmented mirror telescopes
Residual wavefront control of segmented mirror telescopes
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分段镜面望远镜的残余波前控制
DOI：
10.1117/12.2630269
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Peretz, Eliad
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ragland, Sam;Wizinowich, Peter L.;van Kooten, Maaike A.;Bottom, Michael;Calvin, Ben;Fitzgerald, Michael P.;Hinz, Philip M.;Jensen-Clem, Rebecca M.;Mawet, Dimitri;Peretz, Eliad
未经校正的剩余波前误差限制了自适应光学系统的最终性能。我们提出了不同的影响因素和技术来估计和补偿Keck自然导星(NGS)声光系统中的这些波前误差。误差项包括来自多个源的低阶静态和半静态像差、周期性和随机段活塞误差、单段低阶像差、波前传感器混叠、振动、定标漂移以及与光学到望远镜卸载相关的误差。我们设计了一个新的光学光学子系统，即剩余波前控制器(RWFC)，用于监测光学光学控制回路的性能和光学科学仪器的图像质量，并对望远镜和光学光学参数进行必要的改变，以最小化剩余波前误差。该分布式系统由天文望远镜、声光实验台和科学仪器组成。该系统的几个组件已经作为按需独立工具进行了测试，并将被集成到一个高级图形用户界面(GUI)中以操作该系统。该软件工具将定期收集声光遥测数据，执行控制回路参数优化，并更新声光参数，如环路增益、质心增益等。此外，系统将在每次曝光结束时分析科学数据，并在科学领域有亮点源时评估望远镜/声光性能。减少或消除剩余波前误差的好处对光学天文学具有广泛的影响。在分段式望远镜上测试这些技术将对为所有超大型望远镜和未来的分段式太空望远镜开发高对比度声光系统的团队非常有用。
Uncorrected residual wavefront errors limit the ultimate performance of adaptive optics (AO) systems. We present different contributing factors and techniques to estimate and compensate these wavefront errors in the Keck natural guide star (NGS) AO systems. The error terms include low order static and semi-static aberrations from multiple sources, periodic and random segment piston errors, single-segment low order aberrations, wavefront sensor aliasing, vibrations, calibration drifts, and AO-to-telescope offload related errors. We present the design of a new AO subsystem, a residual wavefront controller (rWFC) to monitor the performance of the AO control loops and the image quality of the AO science instruments and apply the necessary changes to the telescope and AO parameters to minimize the residual wavefront errors. The distributed system consists of components at the telescope, AO bench and the science instruments. A few components of this system are already tested as on-demand standalone tools and will be integrated into a high-level graphical user interface (GUI) to operate the system. The software tool will periodically collect AO telemetry data, perform control loop parameter optimization and update AO parameters such as loop gains, centroid gain, etc. In addition, the system will analyze the science data at the end of each exposure and estimate telescope/AO performance when a bright point source is available in the science field. The benefits of reducing or eliminating the residual wavefront errors have broad implications for optical astronomy. Testing these techniques on a segmented telescope will be extremely useful to the teams developing high contrast AO systems for all extremely large telescopes and future segmented space telescopes.
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--
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