# Polarization aberrations in next-generation giant segmented mirror telescopes (GSMTs) I. Effect on the coronagraphic performance

**Authors:** Ramya M. Anche, Jaren N. Ashcraft, Sebastiaan Y. Haffert, Maxwell A. Millar-Blanchaer, Ewan S. Douglas, Frans Snik, Grant Williams, Rob G. van Holstein, David Doelman, Kyle Van Gorkom, Warren Skidmore  
**arXiv:** [2304.02079](https://arxiv.org/abs/2304.02079)  
**Date:** 2023-04-04  
**Summary page:** https://www.summarizepaper.com/fr/paper/2304.02079v1/

## Key points

- Les télescopes à miroirs segmentés de nouvelle génération sont conçus pour réaliser l'imagerie directe et la caractérisation de planètes rocheuses similaires à la Terre.
- Cela nécessite des limites de contraste très élevées (de $10^{-7}$ à $10^{-8}$) aux longueurs d'onde allant du I au J.
- Les aberrations de polarisation résultant de la réflexion des surfaces des miroirs du télescope et des optiques instrumentales sont un aspect critique qui affecte le contraste brut sur le ciel.
- Des simulations ont été effectuées pour estimer l'effet de ces aberrations sur le contraste réalisable pour trois télescopes terrestres à miroir segmenté de nouvelle génération.
- L'impact des aberrations sur le contraste a été estimé en propageant les cartes pupillaires Jones à travers un ensemble de coronographes idéalisés en utilisant hcipy, une plateforme basée sur l'optique physique pour la simulation.
- Les simulations montrent que les aberrations de polarisation créent une fuite significative à travers un système coronographique.
- Le défaut retardateur est l'aberration dominante, qui limite le contraste entre $10^{-5}$ et $10^{-4}$ à 1 $\lambda/D$ aux longueurs d'onde visibles et entre $10^{-5}$ et $10^{-6}$ aux longueurs d'onde infrarouges.
- Le revêtement joue également un rôle important dans la détermination de la force des aberrations.
- Les aberrations de polarisation devront être prises en compte lors de la conception d'instruments d'imagerie à haut contraste pour la prochaine génération de télescopes extrêmement grands.

## Summary

Les télescopes à miroirs segmentés de nouvelle génération sont censés réaliser l'imagerie directe et la caractérisation de planètes rocheuses similaires à la Terre, ce qui nécessite des limites de contraste de $10^{-7}$ à $10^{-8}$ aux longueurs d'onde allant du I au J. Un aspect critique affectant le contraste brut sur le ciel est constitué par les aberrations de polarisation résultant de la réflexion des surfaces des miroirs du télescope et des optiques instrumentales. Nous simulons les aberrations de polarisation et estimons leur effet sur le contraste réalisable pour trois télescopes terrestres à miroir segmenté de nouvelle génération. Nous avons effectué un traçage des rayons dans Zemax et calculé les aberrations de polarisation ainsi que les cartes pupillaires Jones en utilisant l'algorithme de traçage des rayons polarisés. L'impact de ces aberrations sur le contraste est estimé en propageant les cartes pupillaires Jones à travers un ensemble de coronographes idéalisés en utilisant hcipy, une plateforme basée sur l'optique physique pour la simulation. La modélisation optique des télescopes géants à miroirs segmentés (GSMT) montre que les aberrations de polarisation créent une fuite significative à travers un système coronographique. L'aberration dominante est le défaut retardateur, qui provient des angles raides sur les miroirs primaires et secondaires. Le défaut retardateur limite le contraste entre $10^{-5}$ et $10^{-4}$ à 1 $\lambda/D$ aux longueurs d'onde visibles et entre $10^{-5}$ et $10^{-6}$ aux longueurs d'onde infrarouges. Les simulations montrent également que le revêtement joue un rôle majeur dans la détermination de la force des aberrations. Les aberrations de polarisation devront être prises en compte lors de la conception d'instruments d'imagerie à haut contraste pour la prochaine génération de télescopes extrêmement grands.