Stochastic Speckle Discrimination with Time-tagged Photon Lists: Digging below the Speckle Noise Floor
Stochastic Speckle Discrimination with Time-tagged Photon Lists: Digging below the Speckle Noise Floor
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带时间标记的光子列表的随机散斑辨别：挖掘散斑噪声层以下
DOI：
10.1088/1538-3873/ab389a
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发表时间：
2019
影响因子：
3.5
通讯作者：
Mazin, Benjamin A.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Walter, Alex B.;Bockstiegel, Clinton;Brandt, Timothy D.;Mazin, Benjamin A.
我们提出了一种算法，利用光子到达时间的分布来区分散斑从不相干的来源，如行星和磁盘，在高对比度的图像。使用模拟数据，我们表明，我们的方法可以克服波动的散斑强度的噪声限制。该算法可能是最有利的，当日冕限制相干衍射图案在图像平面，但强度仍然强烈调制的快速时标未校正的恒星光，例如从大气湍流。这些条件在高度校正的自适应光学图像的小内部工作角处是常见的，并且将允许以较小的角间距探测系外行星种群。该技术需要一个快速的科学相机，可以在时间上解决散斑波动，以及每个散斑去相关时间的许多光子的检测。由于该算法直接提取非相干光，因此之后可以执行标准差分成像后处理技术以进一步增强信号。
We present an algorithm that uses the distribution of photon arrival times to distinguish speckles from incoherent sources, like planets and disks, in high-contrast images. Using simulated data, we show that our approach can overcome the noise limit from fluctuating speckle intensity. The algorithm is likely to be most advantageous when a coronagraph limits the coherent diffraction pattern in the image plane but the intensity is still strongly modulated by fast-timescale uncorrected stellar light, for example from atmospheric turbulence. These conditions are common at small inner working angles of highly corrected adaptive optics images and will allow probing of exoplanet populations at smaller angular separations. The technique requires a fast science camera that can temporally resolve the speckle fluctuations, and the detection of many photons per speckle decorrelation time. Because the algorithm directly extracts the incoherent light, standard differential imaging postprocessing techniques can be performed afterwards to further boost the signal.
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