文献综述
随着人们生活空间的扩张以及对资源的大量需求，系外行星探索越来越得到科学家们的重视。为了寻找系外行星，人类花费大量人力物力投入到太空探测当中。而行星本身不能发光，只能发射其他恒星的星光，人们之所以能够探测到行星是因为它反射了所环绕的恒星星光，但是恒星本身发出的光强度远远大于行星所反射的强度。在可见光波段，恒星光与行星的反射光的亮度比可以达到即使在红外波段，该亮度比也是到之间，从而为观察造成了很多困难。所以，要想探测到恒星周围的行星，我们需要把恒星光滤掉，同时保留行星光。这就需要星冕成像技术来实现。同时，由于直接探测太阳系外行星技术的推动，高对比度成像技术也随之飞速发展。本课题所要研究的内容及是利用偏振干涉技术的零位星冕成像方法，一种高对比度星冕成像技术。
在科研、实验以及实践中所用的星冕成像技术种类繁多，而且复合型的星冕仪常常包含多种不同类别的星冕成像方法。一般常见的星冕仪有干涉型星冕仪，该类星冕仪在入瞳处把入射光分成两束，然后设计光路使这两束光互相干涉，最终达到消光效果[1-3]。光瞳切趾型星冕仪，这种星冕仪又分为传统光瞳型和光瞳位相型切趾星冕仪[4-6]，前者既改变入射光的相位信息又改变光的振幅信息，后者只改变入射光的相位信息。2013年，美国喷气推进实验室在实验室中可实现可见光波段对比度的成像[7]。相位感应振幅切齿型复合星冕成像技术[8]，利用对光瞳函数的无损整形达到消光效果。环形光瞳复合涡旋板星冕成像方法[9]通过在入口处放置一个圆形光瞳，在焦平面放置涡旋板实现透过环形光瞳的恒星光的调制，此种方法具有既能消除恒星光干扰，又能增加工作带宽的目的。图1为是NASA(美国国家航空航天局)在 2010 年实践中采用涡旋板星冕仪的成像效果图，图中心标记为叉号位置处是已经通过“日食”消除掉的恒星 HR8799，而b,c,d 这三颗行星则很好地被探测捕捉到。
光瞳变迹技术通过修正光瞳函数抑制恒星散射光晕，使其达到相对于恒星点扩散函数峰值强度少于的水平。焦平面掩模星冕法，通过在望远镜焦平面上使用相位或振幅掩模以在光瞳内部再成像光瞳处产生空区域，其中设置光阑以阻挡在光瞳外衍射的恒星光。
Ｌｙｏｔ光阑对入射口径衍射光的遮拦原理如图2所示，星冕仪冕仪 Ｏ１的入口径边缘，被恒星光光直接照射后形成衍射光，可视其为无数点光源的集合，充满Ｏ２口径的衍射光在Ｏ３前端聚焦，这样星冕仪仪入射口径衍射光在Ｏ３前端形成一个亮圆环，亮环如果不被遮拦，将到达像面，对像面形成明亮的背景光照明，这样将降低星冕仪仪像面的对比度，甚至行星光将被这一亮环的杂散光所淹没 以致无法 观测，因此为了抑制 Ｏ１入射口径边缘的衍射光，设置了 Ｌｙｏｔ光阑。
然而，当使用光瞳函数包含二级镜阴影的常规望远镜时，一些星冕成像技术（例如，四象限相位掩模[10]和光学旋转掩模[11]星冕）的表现往往不佳。因此，人们在没有二级镜像中心模糊的清晰圆形孔径的望远镜上使用这些技术。清晰圆形孔径可以通过离轴望远镜或者从传统望远镜中提取圆形子孔径的方法获得[12]。
本课题将研究一种新型高对比度成像方法，零位干涉方法。这种干涉技术最初是为红外恒星干涉仪提出的，但是也对于可见光或者近红外光望远镜适用。例如，一个消色差干涉偶极子（）或者三维干涉仪将从望远镜发出的一束光用分束器分成两份，然后再以pi;相移和翻转180°重新结合。这些技术产生了两张星体的双生图像，在星体探测方面相差180度模糊度。零位剪切干涉以pi;相位和横向剪切量重新组合了两束振幅分割波束[13-14].因此，零位干涉在叠加面积的孔径上发生。这两束光发生的破坏性干涉也能通过分两个子孔径波前的方法获得，子孔径可由望远光瞳获得。基于偏振干涉的零位干涉技术，优势在于，能够通过使用已有光学元件获得消色差和全对称零位干涉实现高对比度星冕成像。
[1] P. Baudoz, Y. Rabbia and J. Gay, Achromatic interfero coronagraph, Astron. Astrophys. Suppl. Ser., Vol. 141, No. 2, 2000, pp. 319~329
