Analysis and mitigation of pupil discontinuities on adaptive optics performance
Analysis and mitigation of pupil discontinuities on adaptive optics performance
复制标题
自适应光学性能中光瞳不连续性的分析和缓解
DOI：
10.1117/12.2313129
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Clarke F
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Clarke F
正如在其他望远镜中已经注意到的那样，自适应光学系统中大型望远镜蜘蛛网和分段可变形镜的存在会导致光瞳破碎，并可能产生相位不连续性。在 ELT 望远镜上，一个典型的效应是差分活塞，其中瞳孔的所有断开区域都会创建自己的活塞，局部看不到，但会极大降低最终图像质量。 Pyramid WFS 对差动活塞的灵敏度较差，会导致这些模式很难被看到，因此很难被自适应光学 (AO) 环路控制。在闭环操作中，段之间的差动活塞将开始出现并稳定在平均传感波长的整数值附近。这些额外的差动活塞是由自适应光学控制回路人为注入的，但没有任何真正的物理起源，这与低风效应相反。为了减少 AO 回路注入的不需要的差动活塞的影响，我们提出了一种基于位于可变形镜段边缘的致动器的成对耦合的新颖方法。在本文中，我们介绍了校正原理、其在标称视宁度条件下的性能，以及其相对于视宁度条件、风速和自然导星星等变化的鲁棒性。我们证明边缘执行器耦合是一种简单而稳健的解决方案，并且相对于参考情况（即无蜘蛛网）的额外二次误差仅为 40 nm RMS，完全符合 HARMONI 的要求。
As already noticed in other telescopes, the presence of large telescope spiders and of a segmented deformable mirror in an Adaptive Optics system leads to pupil fragmentation and may create phase discontinuities. On the ELT telescope, a typical effect is the differential piston, where all disconnected areas of the pupil create their own piston, unseen locally but drastically degrading the final image quality. The poor sensitivity of the Pyramid WFS to differential piston will lead to these modes been badly seen and therefore badly controlled by the adaptive optics (AO) loop. In close loop operation, differential pistons between segments will start to appear and settle around integer values of the average sensing wavelength. These additional differential pistons are artificially injected by the adaptive optics control loop but do not have any real physical origin, contrary to the Low Wind Effect. In an attempt to reduce the impact of unwanted differential pistons that are injected by the AO loop, we propose a novel approach based on the pair-wise coupling of the actuators sitting on the edges of the deformable mirror segments. In this paper, we present the correction principle, its performance in nominal seeing condition, and its robustness relative to changing seeing conditions, wind speed and natural guide star magnitude. We show that the edge actuator coupling is a simple and robust solution and that the additional quadratic error relative to the reference case (i.e. no spiders) is of only 40 nm RMS, well within the requirements for HARMONI.
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