- Разработан комплекс интерференционных методов ахроматической звездной коронографии, технически решающий задачу звездной коронографии - детектирование света и изображения слабого источника (например, экзопланеты) на фоне яркого источника (звезды). Разделение фонового и слабого источников происходит в механически стабильном интерферометре общего пути, одновременно для всех длин волн -ахроматично, благодаря контролируемому сдвигу геометрической фазы. Комплекс интерференционных методов содержит каскад нескольких интерферометров.
- Создан аналитический и численный методы расчета геометрических фаз в неплоской оптической системе.
- В неплоских (трехмерных) оптических схемах происходит геометрический поворот изображения и поляризации, которые в общем случае не синхронизированы, таким образом, происходит модуляция как классической (динамической) фазы, так и неклассической (геометрической) фазы, благодаря чему соответствующие хроматическая и ахроматическая составляющие фазовой модуляции смешаны. Оптический расчет схемы неплоского интерферометра оптимизирован удобным математическим аппаратом, позволяющим разделить вклады эффектов динамической и геометрической фаз. С применением аналитического и численного методов расчета геометрических фаз в неплоской оптической системе разработаны оптические схемы каскадов ноль-интерферометра для ахроматической интерференционной коронографии.
- Получены данные и характеристики контрастирования поля зрения: а). Впервые в лабораторном эксперименте продемонстрирован ахроматический коронографический контраст 106 при угловом разрешении менее одного диска Эйри (<1∙ λ/D, где D-диаметр апертуры телескопа). б). С применением фотоэлектронного умножителя с динамическим диапазоном ~106 измерено ослабление фонового сигнала при последовательном наклоне оптической оси интерферометра и источника. в). Измерения, осуществленные посредством охлаждаемой ПЗС (ССД) камеры подтвердили ахроматический коронографический контраст 106 и визуализировали последующие инструментальные ограничения коронографического контрастирования поля зрения, вызванные конечным качеством оптических поверхностей, точностями юстировок и т. п. г). Показана перспектива прецизионной коррекции волнового фронта по методу несбалансированного интерферометра.
- Сформулированы закономерности увеличения пространственной когерентности удаленного источника света - звезды. а). Для достижения коронографического контраста 1010 в видимом диапазоне длин волн, следует учитывать, что физический размер диска звезды формирует протяженный источник света с недостаточной степенью пространственной когерентности для требуемого 1010 коронографического погашения такого протяженного источника света в темном поле интерференции ахроматическим интерференционным коронографом (АИК) с практическим размером апертуры главного зеркала телескопа ~1 м. Метод двухлучевой интерференции имеет практически недостаточный коронографический контраст менее 105 при отношении 10-2 размера источника к диаметру дифракционного диска Эйри ~Ш. б). Показано, что тандем двух последовательных интерферометров вращательного сдвига реализует четырехлучевую интерференцию, темное поле которой содержит коронографический контраст более 1010. Полученный эффект достигают благодаря специальной синтезированной функции когерентности в схеме эффективной многолучевой интерференции.
Tavrov A., Takeda M., Miyamoto Y., Kawabata T., Andreev V., A method to evaluate the geometrical spin-redirection phase for a non-planar ray. // Journal of Opt. Soc. Am. (JOSA) 1999. vol. A. 16, 4, pp. 919-921.
Tavrov A., Takeda M., Miyamoto Y., Kawabata T., Andreev V., Generalised algorithm for the unified analysis and simultaneous evaluation of geometrical spin-redirection phase and Pancharatnam phase in a complex Interferometer system. // Journal of Opt. Soc. Am. (JOSA). 2000. vol. A. 17, (1), pp. 154-161.
Tavrov A., Takeda M., Miyamoto Y., Kawabata T., Andreev V., Interferometric microimaging based on geometrical spin-redirection phase. // Optics Letters. 2000. vol . 25, (7), pp. 460-462.
Andreev, V. A. Indukaev, K. V. Tavrov, A. V., Topological phases and interpretation of the interferometer measurements," Bulletin Lebedev Physics Institute Kratkie Soobsheniya po Fizike, 2001, part 10, p. 7-17.
Tavrov A., Totzeck M., Kerwien N., Tiziani H., RCWA calculus of sub-micrometer interference pattern and resolving edge position versus signal-to-noise ratio. // Optical Engineering 2002. vol. 41, p. 1886-1892.
Tavrov A., Totzeck M., Bohr R., Tiziani H., Takeda M., Achromatic nulling interferometer by means of geometric spin-redirection phase. // Optics Letters 2002. vol. 27, pp. 2070-2072.
Schmit, Jo., Tavrov A., Kerwien N., Osten W., Tiziani H., Diffraction induced coherence levels. // Applied Optics 2005. vol. 44, pp. 2202-2212.
Tavrov A., Kobayashi Y., Tanaka Y., Shioda T., Otani Y., Kurokawa T., Takeda M., Common-path achromatic interferometer-coronagraph: nulling of polychromatic light. // Optics Letters 2005. vol. 30, pp. 2224-2226.
Tavrov A., Yokochi K., Abe L., Nishikawa Ju., Tamura M., Kurokawa T., Takeda M.. Common-path achromatic interferometer-coronagraph: images from breadboard demonstrator. // Applied Optics 2007. vol. 46, pp. 6885-6895.
Tavrov A., Yokochi K., Nishikawa Ju., Kurokawa T., Takeda M., Achromatic interfero-coronagraph with two common-path interferometers in tandem. // Applied Optics 2008.
vol. 47, pp. 4915-4926.
Тавров А. В. Физические основы ахроматической ноль интерферометрии для звездной коронографии. Журнал Экспериментальной и Технической Физики (ЖЭТФ). 2008. том 134, выпуск 6(12) c. 1103-1114.
Tavrov A. Physical Foundations of Achromatic Nulling Interferometry for Stellar Coronagraphy. // Journal of Experimental and Theoretical Physics, 2008, Vol. 107, No. 6, pp. 942-951.
Тавров А. В. Увеличение пространственной когерентности протяженного источника в последовательных интерферометрах вращательного сдвига для ахроматической звездной коронографии. // Журнал Экспериментальной и Технической Физики (ЖЭТФ) 2009, том 135, выпуск 6(12) c. 1109-1124.
Tavrov A. Development of Spatial Coherence from an Extended Source in Successive Rotational Shearing Interferometers for Achromatic Stellar Coronagraphy. // Journal of Experimental and Theoretical Physics, 2009, Vol. 108, No. 6, pp. 963-976.
Yokochi K., Tavrov A., Nishikawa Ju., Murakami N., Abe L., Tamura M., Takeda M., Kurokawa T., Achromatic deep nulling with three-dimensional Sagnac interferometer," Optics Letters. 2009. in print.
Тавров А. В. Технические принципы ахроматической интерферометрии для звездной коронографии. // Журнал Технической Физики. 2009, в печати.
Тавров A. В., Мазалов И. Н., Ублинский Д. В., Коган K. A., Андреев В. A., Индукаев K. В., Музафаров В. M.. Метод визуализации микроконтрастных объектов. // 1994. Патент РФ N 94016884/2029976 (23.05.94/28.02.95).
Тавров А. В. Ахроматический интерференционный коронограф. 2009. // Заявка на патент РФ. от 25.06.2009 N 033502/2009124185.
Tavrov A., MiyamotoY., Kawabata T., Takeda M., Andreev V., Visualisation of Berry spin-redirection phase in polarization interferometer with geometric shear. // Proceedings of SPIE, the International Society for Optical Engineering ISSN 0277-786X, 2000, vol. 4101, pp. 12-20.
Totzeck, M.; Tavrov, A.; Kerwien, N.; Tiziani, H.J. Inspection of sub-wavelength structures and zero-order gratings using polarization interferometry. // Interferometry XI: Techniques and Analysis, Katherine Creath; Joanna Schmit; Eds. Proc. SPIE Vol. 4777 , pp. 330-344, 2002.
Tavrov A. V., Kerwien N., Totzeck M., Tavrov A., Tiziani, H.J. Hochauflosender quantitativer Nomarski Interferenzkontrast mit Polarisationskorrektur. // 103. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft fur angewandte Optik (DGaO) Innsbruck , 2002
Totzeck, M.; Kerwien, N.; Tavrov, A.; Tiziani, H.J. DUV-Mikroskpie: Mehr als nur eine Wellenlangenskalierung // 103. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft fur angewandte Optik (DGaO) Innsbruck , 2002.
Kerwien, N.; Tavrov, A.; Kauffmann, J.; Osten, W.; Tiziani, H.J. Rapid quantitative phase imaging using phase retrieval for optical metrology of phase-shifting masks, // Optical Measuremt Systems for Industrial Inspection III, W. Osten, K. Creath, M. Kujawinska Proc. SPIE, Vol 5144 , pp. 105-114, 2003.
Tavrov A., Kerwien N., Berger R., Tiziani H. J., Totzeck M., Spektor B., Shamir Jo., Toker G., Brunfeld A., .Vector simulations of dark beam interaction with nanoscale surface features. // Proc. SPIE Vol. 5144, p. 26-36, Optical Measurement Systems for Industrial Inspection III; Wolfgang Osten, Malgorzata Kujawinska, Katherine Creath; Eds. May 2003.
Tavrov A., High-resolution optical interferometry. // Seminar of COE. The TUAT, Tokyo, Tech Abstr. Jul. 2003. p. 39-40
Tavrov A., Interferometry with geometric phase: achromatic nulling interferometer", Seminar of Research group on Lightwave Synthesis. Tokyo, OSJ. Tech Abstr. Nov. 2003 p. 14-17.
Tavrov A., Tanaka Y., Shioda T., Kurokawa T., Takeda M. Achromatic coronagraph based on out-of-plane common-path nulling interferometer. // Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 5491, 824 (2004).
Tavrov A., Kurokawa T., Takeda M., Achromatic pi-phase Shift for Nano-sensing Interferometry: Nulling of Polychromatic On-axial Light, Off-axial Light Detection. // IQEC and CLEO-PR 2005, Japan, July 15, 2005.
Tavrov A., Otani Y., Kurokawa T., Takeda M., 3D common-path interferometer: achromatic nulling of on-axial light. // Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 5905, 59051A (2005).
Tavrov A., Otani Y., Kurokawa T., Takeda M., Three-dimensional common-path interferometer for AIC: nulling of polychromatic light. // Direct Imaging of Exoplanets: Science & Techniques. Proceedings of the IAU Colloquium 200, Edited by C. Aime and F. Vakili. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2006., pp.451-456.
Nishikawa, Ju., Sato, Y., Muarkami, N., Baba, N., Tavrov, A., Yokochi, K., Kurokawa, T., Takeda, M., // Recent Coronagraph Experimental Studies, NASA Technical Reports Server (NTRS 2006),
http://planetquest.jpl.nasa.gov/TPF/Coronagraph_PDFs/CWP2006_16_Nishikawa_pp86-89.pdf
Tavrov A., Nishikawa J., Tamura M., Yokochi K., Kurokawa T., Takeda M., Common-path achromatic nulling interferometer for star coronagraphy: demonstrator and images on breadboard. //Tech. Abstract. Optics and Photonics of Japan OPJ 2006.
Kaito Y., Nishikawa Ju., Murakami N. , Abe L., Kotani T. , Tamura M., Kurokawa T., Tavrov A., Takeda M., Precise wavefront correction with unbalanced nulling interferometer for direct detection of exo-planet. // Lasers and Electro-Optics -Pacific Rim, 2007. CLEO/Pacific Rim 2007. Conference on Publication Date: 26-31 Aug. 2007, Seoul, South Korea, ISBN: 978-1-4244-1174-0.
Tamura, M.; Hodapp, K.; Suzuki, R.; Abe, L.; Takami, H.; Suto, H.; Guyon, O.; Kandori, R.; Morino, J.; Hashimoto, J.; Stahlberger, V.; Jacobson, S.; Yamada, H.; Shelton, R.; Tavrov, A.; Murakami, N.; Nishikawa, J.; Hayashi, M.; Usuda, T.; Yamada, T.; Nishimura, T., HiCIAO and Exoplanet/Disk Searches on Subaru // Proceedings of the conference In the Spirit of Bernard Lyot: The Direct Detection of Planets and Circumstellar Disks in the 21st Century. June 04 - 08, 2007. University of California, Berkeley, CA, USA. Edited by Paul Kalas.
Kotani, T.; Abe, L.; Tamura, M.; Kurokawa, T.; Tavrov, A.; Takeda, M., Low Speckle Noise Coronagraph with UNI+PAC. // Proceedings of the conference In the Spirit of Bernard Lyot: The Direct Detection of Planets and Circumstellar Disks in the 21st Century. June 04 - 08, 2007. University of California, Berkeley, CA, USA. Edited by Paul Kalas.
Tavrov A.V. Spatial Resolution of Modern Interference Methods: Microscopy, Flow, 3D Objects. // Оптические методы исследования потоков 2007 Москва, 26 - 29 июня 2007, Труды конференции с. 170-173.
Tavrov A.V., Nishikawa J., Tamura M., Abe L., Yokochi K., Kurokawa T., Takeda M. Common-Path Achromatic Nulling Interferometer-Coronagraph: Images From a Breadboard Demonstrator. // Оптические методы исследования потоков 2007 Москва, 26 - 29 июня 2007, Труды конференции с. 174-176.
Kotani T., Nishikawa J., Yokochi K., Murakami N., Abe L., Tamura M., Kurokawa T., Tavrov A., Takeda M. Low speckle noise coronagraph with UNI+PAC. // 2007 Proc. Of Lyot conference. http://astro.berkeley.edu/~kalas/lyot2007/ Presentations/Kotani_Takayuki_poster2.pdf
Nishikawa J., Yokochi K., Abe L., Murakami N., Kotani T., Tamura M., Kurokawa T., Tavrov A., Takeda M., Virtual wavefront compensation and speckle reduction in coronagraph by unbalanced nulling interferometer (UNI) and phase and amplitudecorrection (PAC). // Space Telescopes and Instrumentation 2008: Optical, Infrared, and Millimeter. Edited by Oschmann, Jacobus M., Jr.; de Graauw, Mattheus W. M.; MacEwen, Howard A. Proceedings of the SPIE, Vol. 7010, pp. 70102A-70102A-5 (2008).
Yokochi, K., Tavrov, A.V., Nishikawa, J., Abe, L., Tamura, M., Takeda, M.; Kurokawa, T. Achromatic characteristics in 3-D Sagnac interferometer based on geometric phase shift. // Lasers and Electro-Optics, 2008 and 2008 Conference on Quantum Electronics and Laser Science. CLEO/QELS 2008. Volume , Issue, 4-9 May 2008, Page(s):1 - 2
Tavrov A.V., Nishikawa J., Tamura M., Yokochi K., Kurokawa T., Takeda M. Deep Nulling by Double Common-path Achromatic Interferometer. // March 2008 Proceeding of the conference JTPF-zodi-c, p. 10 zodi.c.u-tokyo.ac.jp/ESP/WS200803/0-abstract/A_Tavrov.pdf.
Yokochi K., Murakami N., Nishikawa Ju., Abe L., Kotani T., Tamura M., Tavrov A., Takeda M., Kurokawa T., High dynamic range optical system with accurate wavefront correction for direct detection of exo-planet, // BUNRUI-3, Japan, Tech Abst., March 2008, p. 4.
Hodapp, K. W., Suzuki R., Tamura M., Abe L., Suto H., Kandori R., Morino Ju., Nishimura T., Takami H., Guyon O., Jacobson S., Stahlberger V., Yamada H., Shelton R., Hashimoto Ju., Tavrov A., Nishikawa Ju., Ukita N., Izumiura H., Hayashi M., Nakajima T., Yamada T., Usuda M. HiCIAO: the Subaru Telescope´s new high-contrast coronographic imager for adaptive optics. // Ground-based and Airborne Instrumentation for Astronomy II. Edited by McLean, Ian S.; Casali, Mark M. Proceedings of the SPIE, Vol. 7014, pp. 701419-701419-12 (2008).
Тавров А.В., Кораблев О.И., Родин А.В., Орлов Д.А., Физические принципы и области применения ахроматической ноль-интерферометрии. // Оптические методы исследования потоков 2009 Москва, 23 - 26 июня 2009, Труды конференции с. 152-155.