光学合成孔径成像系统的共相探测技术研究

发布时间：2017-12-25 21:16

  本文关键词：光学合成孔径成像系统的共相探测技术研究　出处：《中国科学院光电技术研究所》2017年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：光学合成孔径成像方式是未来高分辨率观测光学望远镜的发展主流。天文研究前沿需要更高分辨率和灵敏度的光学望远镜,而现有的技术工艺,单一主镜无法达到所需口径。现有在建的极大口径光学望远镜均使用光学合成孔径成像方式,使用若干个子孔径合成为大于单个子孔径口径的望远镜。对于不同类型的光学合成孔径成像系统,均面临着平移误差(piston error,不同子孔径波前到成像焦面上存在光程差)带来像质降低问题。本论文工作以围绕平移误差的探测展开研究,对色散条纹传感器的设计和平移测量误差进行了系统深入的分析研究,并在此基础上实现了光学合成孔径共相。此外还提出并验证了一种使用白光扫描干涉同时测量多子孔径间平移误差的方法。首先,归纳调研了不同类型的光学合成孔径成像系统,综述了现有针对光学合成孔径成像系统的平移误差探测方法,分析归纳光学合成孔径的平移误差特点。在这些内容基础上,得出所要解决问题的特点和途径。然后,首次系统分析了色散条纹传感器关键参数的主要影响因素并进行了实验验证。修正了前人对色散条纹传感器对于测量范围的认识,得到其分辨率的范围,通过实验证实色散条纹传感器具有满足精共相探测的能力。针对色散条纹提取平移误差,提出一种在信噪比低时维持测量精度的方法。该方法称为色散条纹色散方向累加-左峰减右峰法。通过实验对比表明该方法具有抗噪声能力强,精度高的特点。再次,建立了一套光学合成孔径成像共相探测实验系统,首次实现了通过色散哈特曼传感器完成对光学合成孔径成像系统的多孔径间同时白光闭环共相。在四孔径和七孔径的白光闭环共相实验中,均取得了闭环后平移误差RMS小于波长的1/20。远场衍射光斑小于衍射极限的1.07倍。达到了光学合成孔径成像系统的粗精共相探测和闭环的目的。最后,提出了一种基于白光扫描干涉和微透镜聚焦的同时测量多个子孔径和参考子孔径间平移误差的方法。该方法称为白光扫描自参考干涉。相比于从干涉图中提取白光干涉信号,微透镜的聚焦,一方面提高信号强度,另一方降低对相机靶面需求。通过实验验证了该方法的可行性,结果表现出实验中的传感器具有大于1毫米的测量范围,同时测量精度小于1/10波长。本论文研究工作成功地实现了光学合成孔径成像系统通过色散哈特曼传感器进行白光闭环共相,完善了色散条纹传感器和色散哈特曼传感器的理论体系,并对其经行改进。白光扫描自参考干涉测量光学合成孔径成像系统的平移误差方法被提出。并通过实验证实白光扫描自参考干涉仪能够探测大于1mm以上的平移误差,同时精度满足精共相要求,是一种满足未来光学合成孔径成像系统共相需求的共相探测技术。
【学位授予单位】：中国科学院光电技术研究所
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P111.2

【参考文献】

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本文编号：1334464