基于随机并行梯度下降算法的大口径薄膜拼接镜失调误差校正

发布时间：2024-03-23 12:16

　　为了实现大口径拼接薄膜镜失调误差在线校正,建立了由5块子镜组成的菲涅耳波带片拼接成像模型,分析了光学系统的点扩展函数(PSF)和调制传递函数(MTF)与失调误差的关系,并采用随机并行梯度下降算法(SPGD)对失调误差进行在线校正仿真。为了验证所提算法的性能,选取远场光强平方和、远场光斑等效半径、桶中功率、MTF积分和光强二阶矩5个性能评价函数作为优化指标,对失调误差进行盲优化校正,并比较了上述评价指标的收敛速度和精度。100组随机误差的校正结果表明上述指标均能收敛,优化后的波前残差方均根(RMS)均小于0.13λ,斯特列尔比(SR)均大于0.96,其中MTF积分和光强二阶矩指标的收敛速度最快,远场光斑等效半径指标的精度最优。

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【部分图文】：

图1MORIE实时成像系统[10]。（a)MORIE成像系统示意图；（b)MORIE系统拼接结构示意图

拼接式薄膜望远镜将小口径衍射成像元件（子镜）组合在一起，以增大望远镜口径。美国的拼接薄膜镜MORIE成像装置如图1所示。该拼接薄膜镜成像装置采用菲涅耳波带片成像元件，主镜由内、外圈共36个圆形菲涅耳波带片子镜组成，口径达到20m，可由机械结构在空展开。为了使拼接薄膜镜成像系统实现....

图2菲涅耳波带片拼接模型

图1MORIE实时成像系统[10]。（a)MORIE成像系统示意图；（b)MORIE系统拼接结构示意图菲涅耳波带片拼接模型为可折叠与展开的共次型拼接薄膜镜模型，其5块子镜都来自同一块菲涅耳波带片，在空间位置上子镜1～4沿着子镜5圆周方向均匀排布。其中子镜5的直径是其余4块子镜的....

图3SPGD校正拼接镜失调误差的流程图

式中：α（k）为第k次迭代下优化的失调误差向量；γ为增益步长；Δα（k）为第k次迭代失调误差的随机扰动，服从伯努利分布；J+(k）和J-(k）分别为第k次迭代正向和负向扰动下的优化指标。式中：a(k)5i-4为第k次迭代的第i块子镜（i=1,2,3,4）沿z方向的平移误差扰动量；....

图4初始波前统计信息。（a)PV值分布图；（b)RMS值分布图；（c)SR分布图

此100组误差的峰谷（PV）值、波前方均根（RMS）和斯特列尔比（SR）直方图分布如图4所示。由图4可知，初始波前的PV值分布在0.8λ～2.6λ范围内，RMS值分布在0.25λ～0.6λ范围内，均大于0.25λ，不满足瑞利判据，波前SR分布在0.55～0.89范围内。分别采用5....

本文编号：3935906