# Low-order wavefront control using a Zernike sensor through Lyot coronagraphs for exoplanet imaging: II. Concurrent operation with stroke minimization

**Authors:** R. Pourcelot, E. H. Por, M. N'Diaye, H. Benard, G. Brady, L. Canas, M. Carbillet, K. Dohlen, I. Laginja, J. Lugten, J. Noss, M. D. Perrin, P. Petrone, L. Pueyo, S. F. Redmond, A. Sahoo, A. Vigan, S. D. Will, R. Soummer  
**arXiv:** [2301.03242](https://arxiv.org/abs/2301.03242)  
**Date:** 2023-01-09  
**Summary page:** https://www.summarizepaper.com/fr/arxiv-id/2301.03242v1/

## Key points

- La détection et le contrôle des ondes de front (WFSC) sont importants pour améliorer la stabilité des futurs grands télescopes spatiaux segmentés tout en réduisant les contraintes thermomécaniques sur la structure de l'observatoire.
- La WFSC permet de générer et stabiliser un trou noir (DH) dans l'image d'une étoile brillante observée, afin d'effectuer des observations planétaires.
- La prochaine génération d'instruments nécessitera plusieurs capteurs d'onde frontale (WFS) pour traiter les aberrations avec différents ensembles spatiaux et temporels.
- Les mesures produites doivent être combinées et converties en commandes pour les miroirs déformables (DM) afin de modifier ultérieurement l'onde frontale.
- Deux boucles de contrôle sont utilisées : une qui contrôle les modes haute ordre creusant un DH, et une autre qui utilise la lumière rejetée par un coronographe Lyot avec un capteur d'onde frontale Zernike pour stabiliser les aberrations basse ordre.
- Des expériences montrent une combinaison efficace des boucles haute et basse ordre qui maintient un contraste DH meilleur que 5 x 10^-8 sur une expérience de 30 minutes ainsi qu’une amélioration significative de la stabilité du facteur 1,5.
- Creuser simultanément un DH et utiliser la lumière rejetée par un coronographe Lyot pour stabiliser l’onde frontale est prometteur pour l'imagerie et spectroscopie exoplanètes avec les futurs grands observatoires spatiaux.

## Summary

La détection et le contrôle des ondes de front (WFSC) joueront un rôle clé pour améliorer la stabilité des futurs grands télescopes spatiaux segmentés tout en réduisant les contraintes thermomécaniques sur la structure de l'observatoire. Couplée à un coronographe pour rejeter la lumière d'une étoile brillante observée, WFSC permet de générer et stabiliser un trou noir (DH) dans l'image de l'étoile afin d'effectuer des observations planétaires. Alors que WFSC est traditionnellement basée sur une seule entrée du capteur d'onde frontale (WFS) pour mesurer les erreurs d'onde frontale, la prochaine génération d'instruments nécessitera plusieurs WFS pour traiter les aberrations avec différents ensembles spatiaux et temporels. Les multiples mesures produites doivent ensuite être combinées et converties en commandes pour les miroirs déformables (DM) afin de modifier ultérieurement l'onde frontale. Nous opérons asynchrone une boucle qui contrôle les modes haute ordre creusant un DH et une autre boucle qui utilise la lumière rejetée par un coronographe Lyot avec un capteur d'onde frontale Zernike pour stabiliser les aberrations basse ordre. En utilisant le banc d’essai HiCAT avec une ouverture télescopique segmentée, nous mettons en œuvre des opérations concurrentes et quantifions le diaphonie attendue entre les deux contrôleurs. Nous présentons ensuite des expériences qui alternent des boucles de contrôle haute et basse ordre pour identifier et estimer leurs contributions respectives. Nous montrons une combinaison efficace des boucles haute et basse ordre qui maintient un contraste DH meilleur que 5 x 10-8 sur une expérience de 30 minutes ainsi qu’une amélioration significative de la stabilité du facteur 1,5. En particulier, nous montrons un gain de contraste 1,5 à des séparations proches de l’angle intèrieur du travail du DH grâce à la contribution du contrôleur basse ordre. Creuser simultanement un DH et utiliser la lumière rejetée par un coronographe Lyot pour stabiliser l’onde frontale est une voie prometteuse vers l’imagerie et spectroscopie exoplanètes avec les futurs grands observatoires spatiaux.