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

Auteurs : 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

A&A 672, A121 (2023)
arXiv: 2304.02079v1 - DOI (astro-ph.IM)
18 pages, 12 figures, Accepted in Astronomy & Astrophysics manuscript no. aa45651-22
Licence : CC BY 4.0

Résultats du processus de synthèse de l'article arXiv : 2304.02079v1

  • Résumé Complet
  • Points clés
  • Résumé vulgarisé
  • Article de blog
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.
Mots clés générés par l'IA : Aberrations de polarisation Contraste Télescopes à miroirs segmentés Optique physique Simulation

Points clés générés par l'IA

  • 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.
Accédez également à nos autres résultats générés par IA : Résumé complet, Résumé vulgarisé, Article de type blog; ou posez des questions sur cet article à notre Assistant IA.

Résumé : Next-generation large segmented mirror telescopes are expected to perform direct imaging and characterization of Earth-like rocky planets, which requires contrast limits of $10^{-7}$ to $10^{-8}$ at wavelengths from I to J band. One critical aspect affecting the raw on-sky contrast are polarization aberrations arising from the reflection from the telescope's mirror surfaces and instrument optics. We simulate the polarization aberrations and estimate their effect on the achievable contrast for three next-generation ground-based large segmented mirror telescopes. We performed ray-tracing in Zemax and computed the polarization aberrations and Jones pupil maps using the polarization ray-tracing algorithm. The impact of these aberrations on the contrast is estimated by propagating the Jones pupil maps through a set of idealized coronagraphs using hcipy, a physical optics-based simulation framework. The optical modeling of the giant segmented mirror telescopes (GSMTs) shows that polarization aberrations create significant leakage through a coronagraphic system. The dominant aberration is retardance defocus, which originates from the steep angles on the primary and secondary mirrors. The retardance defocus limits the contrast to $10^{-5}$ to $10^{-4}$ at 1 $\lambda/D$ at visible wavelengths, and $10^{-5}$ to $10^{-6}$ at infrared wavelengths. The simulations also show that the coating plays a major role in determining the strength of the aberrations. Polarization aberrations will need to be considered during the design of high-contrast imaging instruments for the next generation of extremely large telescopes. This can be achieved either through compensation optics, robust coronagraphs, specialized coatings, calibration, and data analysis approaches or by incorporating polarimetry with high-contrast imaging to measure these effects.

Soumis à arXiv le 04 Avr. 2023

Outils pour cet article

Expliquer autrement 3 réécritures gratuites restantes aujourd'hui
Exporter BibTeX · RIS (Zotero, Mendeley, EndNote) · Markdown (Notion, Obsidian) · Premium
Alertes de citation Premium
Journal club Des slides pour le présenter Premium
Pour les journalistes Kit presse et détecteur de hype Premium

Posez des questions sur cet article à notre assistant IA

Vous pouvez aussi discutez avec plusieurs papiers à la fois ici.

Figures et graphiques

Posez une question sur une figure en indiquant son numéro ou en utilisant son bouton de question pour demander une analyse visuelle. Au maximum deux figures et quatre panneaux par question. Les valeurs lues sur les graphiques sont approximatives ; vérifiez les données originales.

Instructions pour utiliser l'assistant IA ?

Évaluez la qualité du contenu généré par l'IA en votant

Note : 0

Pourquoi avons-nous besoin de votes ?

Les votes sont utilisés pour déterminer si nous devons réexécuter nos outils de synthèse. Si le compte atteint -10, nos outils peuvent être redémarrés.

Le résumé précédent a été créé il y a plus d'un an et peut être réexécuté (si nécessaire) en cliquant sur le bouton Exécuter ci-dessous.

Articles similaires résumés avec nos outils d'IA

Naviguez à travers encore plus d'articles similaires en utilisant une

représentation arborescente

Avertissement : Notre outil de synthèse basé sur l'IA et l'assistant virtuel fournis sur ce site Web peuvent ne pas toujours fournir des résumés complets ou des réponses exactes. Nous vous encourageons à examiner attentivement et à évaluer le contenu généré pour vous assurer de sa qualité et de sa pertinence par rapport à vos besoins.