Journal of Experimental and Theoretical PhysicsJournal of Experimental and Theoretical Physics0044-45103034-641XRussian Academy of Science10.31857/S0044451023020013Wavefront Correction for the Observation of an Exoplanet against the Background of the Diffraction Stellar VicinityКоррекция волнового фронта для наблюдения экзопланеты на фоне дифракционной окрестности звездыYudaevA. VЮдаевА. В yudaev_a_v_noemail@ras.ruShashkovaI. AШашковаИ. А shashkova_i_a_noemail@ras.ruKiselevA. V.КиселевА. В. kiselev_a_v_noemail@ras.ruKomarovaA. AКомароваА. А komarova_a_a_noemail@ras.ruTavrovA. VТавровА. В tavrov_a_v_noemail@ras.ruИнститут космических исследований Российской академии наукSpace Research Institute, Russian Academy of SciencesИнститут космических исследований Российской академии наукSpace Research Institute, Russian Academy of SciencesИнститут космических исследований Российской академии наукSpace Research Institute, Russian Academy of SciencesИнститут космических исследований Российской академии наук; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университетSpace Research Institute, Russian Academy of Sciences; Moscow Institute of Physics and TechnologyИнститут космических исследований Российской академии наукSpace Research Institute, Russian Academy of Sciences010220231632131152

We propose and investigate a precise wavefront correction method for the astronomical observation of exoplanets in the diffraction stellar vicinity. We show the applicability of the method for measuring and correcting the wavefront in the scheme of a telescope and an interferometric coronagraph without applying any Hartmann wavefront sensors. In our laboratory experiment we achieved a correction accuracy ~λ/50 and a coronagraphic contrast better than 105. We outline the prospects for increasing the correction accuracy to a target value of λ/500 to visualize the Earth in the vicinity of the Sun observed from a distance of 10 pc (in the immediate neighborhood of the Solar System) through an additional amplitude correction and the inclusion of non-common-path aberrations.

Предложен и исследован метод прецизионной коррекции волнового фронта для осуществления астрономического наблюдения экзопланет в дифракционной окрестности звезды. Показана применимость метода для измерения и коррекции волнового фронта в схеме телескопа и интерференционного коронографа без применения гартмановских измерителей волнового фронта. В лабораторном эксперименте получены точность коррекции ~ λ/50 и коронографичечкий контраст лучше чем 105. Намечены перспективы для увеличения точности коррекции до целевого значения λ/500 для визуализации Земли в окрестности Солнца, наблюдаемых с расстояния 10 пк (в ближайшей окрестности Солнечной системы), за счет дополнительной коррекции амплитуды и учета аберраций необщего пути.

W. Traub and B. Oppenheimer, in Exoplanets, ed. by S. Seager, University of Arizona Press, Tucson, Arizona, (2011), pp. 111-156.A.V. Yudaev, O.Y. Yakovlev, A.V. Kiselev et al., Sol. Syst. Res. 55, 367 (2021).O. Guyon, Annu. Rev. Astron. Astrophys. 56, 315 (2018).D. Mawet, L. Pueyo, P. Lawson et al., ArXiv astroph/arXiv:1207.5481.O. Guyon, E.A. Pluzhnik, M.J. Kuchner et al., Astrophys. J. 167, 81 (2006).N.J. Kasdin, V.P. Bailey, B. Mennesson et al., Proc. SPIE 11443, Space Telescopes and Instrumentation 2020: Optical, Infrared, and Millimeter Wave, 114431U (2020).A. Tavrov, S. Kameda, A. Yudaev et al., J. Astron. Telesc. Instrum. Syst. 4, 044001 (2018).P.N. Frolov, B.B. Shkurskii, A.V. Kiselev et al., Sol. Syst. Res. 47, 477 (2013).Дж. Гудмен, Введение в фурье-оптику, Мир, Москва (1970).H. Yang and X. Li, in Simulated Annealing, Theory with Applications, ed. by R. Chibante, IntechOpen, London, UK (2010), Ch. 15, p. 275.Y. Liu, J. Ma, B. Li et al., Proc. SPIE 8415, 6th International Symposium on Advanced Optical Manufacturing and Testing Technologies: Large Mirrors and Telescopes, 841504 (2012).P.J. Bord'e and W.A. Traub, Astrophys. J. 638, 488 (2006).Jo. L. Sayson, G.Ruane, D. Mawet et al., J. Astron. Telesc. Instrum. Syst. 5, 019004 (2019).A.V. Tavrov, Y. Kobayashi, Y. Tanaka et al., Opt. Lett. 30, 2224 (2005).Оптический производственный контроль, под ред. Д. Малакары, Машиностроение, Москва (1985).M. Beaulieu, L. Abe, P. Martinez et al., Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 469, 218 (2017).J. Krist, A.J. Riggs, J. McGuire et al., Proc. SPIE 10400, Techniques and Instrumentation for Detection of Exoplanets VIII, 1040004 (2017).https://holoeye.com/spatial-light-modulators/.I. Shashkova, B. Shkursky, P. Frolov et al., J. Astron. Telesc. Instrum. Syst. 2, 011011 (2015).