30、主动薄镜望远镜技术解析

主动薄镜望远镜技术解析

1. 波前传感器

波前传感器在主动薄镜望远镜中起着关键作用，它能够测量光线在焦平面上的位置，而该位置与光线在光瞳平面上的斜率呈线性关系，因此探测器上重新成像的光瞳平面中对应像素的强度与斜率成正比。

1.1 不同类型的波前传感器

• 棱镜和金字塔传感器 ：使用棱镜时，其边缘可替代刀口，能同时对两个半平面进行采样，充分利用所有光线。若将棱镜替换为玻璃金字塔，则可获取波前在两个正交方向上的斜率信息。金字塔传感器的优势在于，可通过调整运动行程与焦平面上图像大小的适配性，来调节其对实际图像质量的灵敏度。
• 干涉式传感器 ：干涉式方法通常在光瞳平面上工作。用于与望远镜出射光瞳中的波前进行干涉比较的波前，可通过在像平面上使用圆形掩模进行空间滤波来生成，如马赫 - 曾德尔干涉仪。另一种方式是像剪切干涉仪那样对光瞳进行横向移动，从而测量斜率误差。

1.2 波前传感器的精度

波前传感器的精度在很大程度上取决于与探测器相关的干扰参数。以 CCD 为例，这些参数主要包括读出噪声和单个像素灵敏度的不均匀性。通常假设质心定位误差的均方根（rms）约为像素大小的 5%，这在很大程度上是由像素化本身导致的。

对于暗弱恒星，光子散粒噪声是质心定位误差的主要来源。当可用光子数量较少时，若将光线在一维上集中在两个像素上，可实现最佳的质心定位精度。此时，光斑大小的 rms 约等于 1。对于单个光子，由于光子散粒噪声导致的质心定位误差的 rms 等于光斑大小的 rms。因此，要将光子散粒噪声引起的质心定位误差