本發(fā)明公開(kāi)了一種實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度成像的方法，特別涉及一種基于渦旋波片和液晶相位延遲器實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度成像的方法。
背景技術(shù)：
1、太陽(yáng)系外行星（簡(jiǎn)稱系外行星）是當(dāng)今天文學(xué)和空間科學(xué)的一個(gè)重要前沿研究領(lǐng)域，對(duì)系外行星直接成像能夠探測(cè)長(zhǎng)軌道周期的行星，可進(jìn)一步完善行星系統(tǒng)樣本，用于深入研究行星系統(tǒng)的形成與演化進(jìn)程。然而，由于系外行星與其主恒星之間的光強(qiáng)差異極大，使得直接成像探測(cè)系外行星極具挑戰(zhàn)性。對(duì)此，國(guó)內(nèi)外研究者提出了各種類型的高對(duì)比度成像系統(tǒng)來(lái)抑制中心恒星的強(qiáng)光。
2、傳統(tǒng)基于光瞳調(diào)制的高對(duì)比度成像星冕儀需要特殊設(shè)計(jì)的調(diào)制元件在光瞳處對(duì)入射光強(qiáng)度進(jìn)行振幅調(diào)制，要求的加工精度極高、成本很高。由于其依賴于精準(zhǔn)的光瞳調(diào)制，通常需要精確控制光學(xué)元件的位置，容易引入系統(tǒng)誤差并且容易受到空氣湍流和光學(xué)臺(tái)振動(dòng)等外部擾動(dòng)的影響。并且行星光透過(guò)率低，探測(cè)效率較低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于渦旋波片和液晶相位延遲器實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度成像的方法。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
3、基于渦旋波片和液晶相位延遲器實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度成像的方法，點(diǎn)光源經(jīng)望遠(yuǎn)鏡孔徑模擬組件通過(guò)渦旋波片使大部分的恒星光分散到光瞳的周?chē)?，之后通過(guò)設(shè)置lyot光闌遮擋光瞳周?chē)暮阈枪?，lyot光闌之后設(shè)置兩塊液晶相位延遲器，通過(guò)施加電壓改變其相位延遲來(lái)調(diào)節(jié)入射光的偏振狀態(tài)，經(jīng)過(guò)偏振調(diào)制的光線通過(guò)檢偏器后成像至探測(cè)器中，同步控制液晶相位延遲器和探測(cè)器，使探測(cè)器依次記錄入射光經(jīng)液晶相位延遲器不同偏振調(diào)制狀態(tài)下的對(duì)應(yīng)圖像，使用相同的曝光時(shí)間記錄兩個(gè)正交偏振分量的psf圖像，通過(guò)計(jì)算psf圖像光強(qiáng)比值以及偏振差分，得到該高對(duì)比度成像系統(tǒng)的成像對(duì)比度。
4、進(jìn)一步的，使用labview控制程序同步控制兩塊液晶相位延遲器和探測(cè)器，確保探測(cè)器依次記錄入射光經(jīng)液晶相位延遲器不同偏振調(diào)制狀態(tài)下的對(duì)應(yīng)圖像。
5、進(jìn)一步的，兩塊液晶相位延遲器同時(shí)工作，兼具線偏振信號(hào)測(cè)量的觀測(cè)模式以及線偏振和圓偏振信號(hào)測(cè)量的定標(biāo)模式，兩種工作模式可相互切換。
6、進(jìn)一步的，通過(guò)一次曝光精確控制線偏振態(tài)和圓偏振態(tài)，通過(guò)一次曝光測(cè)量全部stokes參數(shù)。
7、進(jìn)一步的，所述渦旋波片通過(guò)調(diào)制恒星的光相位使得光束發(fā)生干涉相消，使得通過(guò)星冕儀的中心星光被有效地抑制。
8、進(jìn)一步的，在無(wú)液晶相位延遲器的情況下，首先記錄無(wú)渦旋波片的psf圖像；隨后，在光路中放置渦旋波片，記錄新的psf圖像；通過(guò)計(jì)算兩者光強(qiáng)比值獲得成像對(duì)比度。
9、進(jìn)一步的，調(diào)制解調(diào)采用斯托克斯平衡調(diào)制方案，均衡不確定性并最大限度地提高所獲圖像的信噪比。
10、進(jìn)一步的，對(duì)所有采集的圖像首先進(jìn)行暗場(chǎng)去除和平場(chǎng)校正。
11、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
12、1、本發(fā)明通過(guò)使用渦旋波片與lyot光闌共同作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、性能穩(wěn)定。在與主恒星的小分離角下具有增強(qiáng)的原始對(duì)比度和高通量，能夠在不減弱可分辨行星信號(hào)的情況下遮擋抑制恒星光，且行星探測(cè)效率高。
13、2、本發(fā)明通過(guò)液晶相位延遲器實(shí)現(xiàn)快速調(diào)制，無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，減小人為操作干擾影響。聯(lián)合兩塊液晶相位延遲器同時(shí)工作，通過(guò)一次曝光就可以精確控制線偏振態(tài)和圓偏振態(tài)、測(cè)量到全部stokes參數(shù)；該方法具備觀測(cè)模式和定標(biāo)模式兩種工作模式，并且可以相互切換，而不需要機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)任何元件的方位角等，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性、使用靈活方便。
14、3、本發(fā)明可以通過(guò)labview控制程序協(xié)調(diào)控制液晶相位延遲器和探測(cè)器（例如scmos相機(jī)），實(shí)現(xiàn)對(duì)液晶相位延遲器的自動(dòng)校準(zhǔn)、自動(dòng)控制以及對(duì)系統(tǒng)的采圖，減小人為因素干擾，應(yīng)用靈活方便。
1.基于渦旋波片和液晶相位延遲器實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度成像的方法，其特征在于，點(diǎn)光源經(jīng)望遠(yuǎn)鏡孔徑模擬組件通過(guò)渦旋波片使大部分的恒星光分散到光瞳的周?chē)?，之后通過(guò)設(shè)置lyot光闌遮擋光瞳周?chē)暮阈枪?，lyot光闌之后設(shè)置兩塊液晶相位延遲器，通過(guò)施加電壓改變其相位延遲來(lái)調(diào)節(jié)入射光的偏振狀態(tài)，經(jīng)過(guò)偏振調(diào)制的光線通過(guò)檢偏器后成像至探測(cè)器中，同步控制液晶相位延遲器和探測(cè)器，使探測(cè)器依次記錄入射光經(jīng)液晶相位延遲器不同偏振調(diào)制狀態(tài)下的對(duì)應(yīng)圖像，使用相同的曝光時(shí)間記錄兩個(gè)正交偏振分量的psf圖像，通過(guò)計(jì)算psf圖像光強(qiáng)比值以及偏振差分，得到該高對(duì)比度成像系統(tǒng)的成像對(duì)比度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于渦旋波片和液晶相位延遲器實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度成像的方法，其特征在于，使用labview控制程序同步控制兩塊液晶相位延遲器和探測(cè)器，確保探測(cè)器依次記錄入射光經(jīng)液晶相位延遲器不同偏振調(diào)制狀態(tài)下的對(duì)應(yīng)圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于渦旋波片和液晶相位延遲器實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度成像的方法，其特征在于，兩塊液晶相位延遲器同時(shí)工作，兼具線偏振信號(hào)測(cè)量的觀測(cè)模式以及線偏振和圓偏振信號(hào)測(cè)量的定標(biāo)模式，兩種工作模式可相互切換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于渦旋波片和液晶相位延遲器實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度成像的方法，其特征在于，通過(guò)一次曝光精確控制線偏振態(tài)和圓偏振態(tài)，通過(guò)一次曝光測(cè)量全部stokes參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于渦旋波片和液晶相位延遲器實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度成像的方法，其特征在于，所述渦旋波片通過(guò)調(diào)制恒星的光相位使得光束發(fā)生干涉相消，使得通過(guò)星冕儀的中心星光被有效地抑制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于渦旋波片和液晶相位延遲器實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度成像的方法，其特征在于，在無(wú)液晶相位延遲器的情況下，首先記錄無(wú)渦旋波片的psf圖像；隨后，在光路中放置渦旋波片，記錄新的psf圖像；通過(guò)計(jì)算兩者光強(qiáng)比值獲得成像對(duì)比度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于渦旋波片和液晶相位延遲器實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度成像的方法，其特征在于，調(diào)制解調(diào)采用斯托克斯平衡調(diào)制方案，均衡不確定性并最大限度地提高所獲圖像的信噪比。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于渦旋波片和液晶相位延遲器實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度成像的方法，其特征在于，對(duì)所有采集的圖像首先進(jìn)行暗場(chǎng)去除和平場(chǎng)校正。