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Comptes Rendus Physique
Volume 8, n° 3-4
pages 298-311 (avril 2007)
Doi : 10.1016/j.crhy.2007.05.004
The Four Quadrant Phase Mask Coronagraph and its avatars
Le coronographe quatre quadrants à masque de phase et ses avatars
 

Daniel Rouan a, b, , Jacques Baudrand a, b , Anthony Boccaletti a, b , Pierre Baudoz a, b , Dimitri Mawet c , Pierre Riaud a, b
a Observatoire de Paris, LESIA-CNRS, 5, place Jules-Janssen, 92195 Meudon cedex, France 
b Groupement dʼintérêt scientifique PHASE (Partenariat Haute résolution Angulaire Sol Espace), France 
c Université de Liège, institut dʼastrophysique et de géophysique de Liège, B5C, B-4000 Sart Tilman, Belgium 

Corresponding author at: Observatoire de Paris, LESIA-CNRS, 5, place Jules-Janssen, 92195 Meudon cedex, France.
Abstract

A renewal of interest into Lyot coronagraphy began about 10 years ago with the advent of the new and very demanding goal of detecting directly extrasolar planets. Among the new ideas, the Four Quadrant Phase Mask (4QPMC) has been rather prolific. The 4QPM coronagraph is based the peculiar design of binary phase mask ( ) dividing the full field of view at the focal plane in four quadrants. The mutual destructive interferences of the coherent light of a source perfectly centered on the mask, produce a total nulling within the pupil image, as is demonstrated analytically. We first recall the concept and performance of the 4QPMC. We then analyse the different limitations in space or ground-based observations from simulations. We then address the issue of device manufacturing and give the status of the actual performance in laboratory. A section reviews the various instruments under development that are equipped with this component. We conclude with a panorama of the rest of the family of the 4QPMC, which comprises several variants proposed by different teams. More specifically we address the important question of the achromatization by describing the various ideas which are currently explored to solve this problem. Among them, some genuine ones, not yet published, are presented. To cite this article: D. Rouan et al., C. R. Physique 8 (2007).

The full text of this article is available in PDF format.
Résumé

Un renouveau dʼintérêt pour la coronagraphie de Lyot sʼest fait jour il y a environ 10 ans avec lʼémergence du but nouveau mais très exigeant de détecter directement les planètes extrasolaires. Parmi les nouvelles idées, celle du masque de phase à quatre quadrants (4QPMC) sʼest montrée assez prolifique. Le coronagraphe 4QPM est basé sur le concept particulier dʼun masque binaire de phase ( ) divisant le champ dans le plan focal suivant quatre quadrants. Les interférences destructives mutuelles de la lumière dʼune source cohérente parfaitement centrée sur le masque produit une annulation totale dans lʼimage de pupille, comme on le démontre analytiquement. Nous rappelons dʼabord le concept et les performances du 4QPMC. Nous analysons ensuite les différentes limitations des observations depuis lʼespace ou du sol par des simulations, puis nous abordons la question de la fabrication du dispositif et donnons le statut des performances obtenues au laboratoire. Une revue est faite des instruments en cours de développement équipés de ce composant. Nous concluons avec un panorama du reste de la famille du 4QPMC qui comporte plusieurs variantes proposées par différentes équipes. Plus spécifiquement nous traitons la question importante de lʼachromatisation avec une description des diverses idées qui sont actuellement explorées pour résoudre le problème. Parmi elles, quelques innovations, pas encore publiées, sont présentées. Pour citer cet article : D. Rouan et al., C. R. Physique 8 (2007).

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Keywords : Exoplanet, Coronagraphy, Direct detection

Mots-clés : Exoplanètes, Coronographie, Détection directe




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