O-46 コロナグラフシステムにおける初段補償光学コロナグラフシステムにおける初段補償光学の初段補償光学の研究 The studies of upstream adaptive optics in a coronagraph system. ○堀江正明 1、藤井紫麻見 2、西川淳 3 1.はじめにはじめに単一望遠鏡において、恒星の光を除去して周囲の暗い天体構造(系外惑星など)を映し出すものを総称してコロナグラフシステムという。我々が研究、開発を行っているコロナグラフは、非対称ナル干渉計 (unbalanced nulling interferometer、以下 UNI)と位相振幅補正補償光学(adaptive optics for phase and amplitude correction、以下 PAC)を使用した、UNI-PAC 法を用いている。UNI-PAC 法とは、望遠鏡からの光を、初段補償光学、UNI、PAC、コロナグラフの 4 ステージを通すときの中間に配置する光学系で(図 1)、波面誤差の補正と恒星の消去を交互に 2 回ずつ行うことが出来、惑星の光を分離できる程度のダイナミックレンジを達成できる。光路① 光路① DM DM DM 光路② 光路② 図 1 UNIUNI-PAC 法を使用したコロナグラフシステム使用したコロナグラフシステム 2.目的目的コロナグラフを用いて系外惑星の光を直接観測することが目的となるが、系外惑星は中心の恒星と比較して 10-9 よりも暗いため、惑星の位置に重なる恒星の光を除去し、惑星の光のみを取り出すには、非常に高精度な波面補正が必要となる。そのため、恒星の光の波面誤差の補正以外に、それぞれのステージで使用されている分光ミラーなどの鏡面誤差も同時に取り除かなければならない。 3.実験実験鏡面誤差の問題を解決するために、PAC 部の波面センサーの誤差データを初段補償光学の波面センサーに送り、初段補償光学の可変形鏡(deformable mirror、以下 DM)で波面誤差と鏡面誤差を同時に補正する。実験手順は、以下のようになる。 1.UNI 部の 2 つの DM をフラットな状態にする 2.光路①のみの誤差を検出 3.光路②のみの誤差を検出 4.光路①と②が干渉した時にそれぞれの誤差を打ち消すように初段補償光学の DM を制御 1:日大理工・院・物理 2:日大理工・教員・物理 1278 3:国立天文台・光赤外研究部 4.結果結果と結果と解析 0.015 0.015 光路① 光路② 光路①＋② 光路① 光路② 光路①＋② 0.01 0.01 0.005 0.005 Im Im 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 1.2 0 -0.005 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 -0.005 -0.01 -0.01 -0.015 -0.015 Re Re 図 2-1 鏡面誤差がない場合の波面誤差成分図 2-2 鏡面誤差がλ/100rms 存在する場合の波面誤差成分 0.015 光路① 光路② 光路①＋② 0.01 Im 0.005 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 -0.005 -0.01 -0.015 図 2-3 Re 鏡面誤差を補正した場合の波面誤差成分初段補償光学の波面センサーおよび DM が来年の 1 月に使用可能となるため、現時点ではシミュレーションのみの結果となる。図 2-1 は鏡面誤差が全くない理想的な場合、図 2-2 は鏡面誤差がλ/100rms 程度存在する場合、図 2-3 は鏡面誤差を補正した場合のシミュレーション結果である(今回は、簡単のため位相誤差のみを考える)。図中の緑、赤、青のプロットは、それぞれ光路①と②を重ね合わせたときの誤差成分、光路② の誤差成分、光路①の誤差成分を表している。グラフの縦軸は虚部、横軸は実部である。図 2-1、図 2-2 を比較すると、図 2-2 の方が全ての誤差成分において縦方向に広がっており、鏡面誤差の影響が現れていることが分かる。図 2-2 と図 2-3 では、光路①、②の誤差は共に図 2-3 の方が大きくなっている。これは、光路 ①と②の鏡面誤差を打ち消すためのデータを一時的に初段補償光学の DM に加えているためである。これにより、航路①と②を重ねた後の誤差成分は図 2-3 の方が小さくなり、鏡面誤差が補正される。 5.今後今後の今後の課題今後は DM の制御プログラムにこのシミュレーションプログラムを組み込み、DM がシミュレーション通りに鏡面誤差を補正できるようにプログラムの微調整を行う。その後、初段補償光学のこの改良により、後の UNI、PAC、コロナグラフでどのような変化が見られるかを考慮に入れつつ、より高精度に波面を補正する制御プログラムの開発を行う予定である。 1279