多镜面大视场主动光学望远镜调控方法

为了更好地实现多镜面大视场主动光学望远镜波前像差抑制、提升望远镜探测能力极限,本文基于望远镜视场边缘内置的错位型曲率传感器进行波前感知,并利用功率谱对波前感知结果进行分析,进而基于波前像差的空间频率特征进行调控。首先,基于复光场理论分析了非瞳面对系统波前调控的影响机理。其次,分析了本方法在多镜面大视场主动光学望远镜调控过程中的精度特性。再次,利用桌面实验对多镜面大视场主动光学望远镜调控的可行性进行了验证。最终,波前重建结果与理论波前相关性高于0.85。利用功率谱对各个视场的空间频率特性进行了分析,与单纯使用均方根对多镜面影响敏感度进行分析的方法相比,灵敏度提升了20%。

离轴全反射施密特系统设计

为满足紫外宽光谱大视场焦平面光学成像系统的设计要求,研究了全反射施密特光学系统.分析了球面反射镜曲率中心波前,推导了透射及反射施密特校正板方程.为避免光线被遮挡,设计了离轴全反射施密特光学系统.在宽光谱（240～950nm）大视场（±5°）离轴全反射施密特系统中,当λ=0.24μm,u′m=5°时,Δf≤0.031 5mm,探测器控制在焦深范围内,光学系统成像质量达到了衍射极限.该施密特光学系统设计方法适用于宽波段高分辨率紫外成像系统.

基于二次相位超表面的大视场紧凑型全Stokes偏振测量方法

偏振是光的固有属性之一,然而传统的光强、光谱探测技术会造成电磁波的偏振信息的丢失。同时,基于偏振测量的器件及技术不仅存在视场局限的问题,而且系统复杂。基于介质型超表面设计了一种紧凑型大视场偏振探测器件,实现了对入射光的角度及偏振态的探测。该器件由2×2的二次相位超表面组成,每个超表面可实现对特定偏振的对称性变换,即将入射角旋转对称性转变为焦平面内焦点平移对称性。二次相位的对称性变换理论使得此文可以在宽角度范围内(-40°^+40°)通过测量焦点的偏移量实现对入射角的表征。在此基础上,分析了斜入射对测量Stokes参数的影响,得到矫正的Stokes公式。利用4个焦点的强度和矫正的Stokes公式可计算出入射光的Stokes参数。在视场角为0°、20°、40°时,测量的Stokes参数与理论值吻合良好。

基于焦面哈特曼波前传感器的大视场高精度波前测量技术论证

气动光学效应容易对导引头目标成像跟踪系统产生不良影响,然而传统哈特曼波前传感器由于探测视场小,无法作用于导引头的目标成像跟踪系统。介绍了一种能够大视场测量的焦面哈特曼波前传感器,同时针对传统模式法无法在焦面哈特曼中进行高精度测量的问题,提出了一种能够高精度测量的优化波前复原算法——基于Gerchberg-Saxton迭代的波前复原算法。然后,根据满足大视场测量的结构设计,搭建了仿真平台,利用优化的波前复原算法对仿真输入像差进行复原。最后,利用多个激光器搭建了大视场波前复原实验平台,并验证了焦面哈特曼波前传感器具有能够实现高精度大视场波前测量的能力。

大视场主动光学望远镜调节组件检测定标方法

为了更好地对大视场主动光学望远镜进行调控。阐明了基于内外部度量系统对望远镜中调节组件进行检测定标的基本原理。对大视场主动光学望远镜定标过程进行了误差分析,并利用桌面实验实现了大视场主动光学望远镜运动部件检测方法的原理贯通。实现了非衍射均匀分光,克服了衍射分光杂散条纹多、分光角小的缺点,分散角高于100°,精度优于15μm,角度精度优于3″,基于波前传感进行标定的精度优于10μm,可有效提升大口径大视场望远镜调节元件的检定精度以及望远镜最终的成像质量。

大视场波前编码成像系统中的图像复原

大视场波前编码成像系统的点扩展函数(PSF)随视场变化敏感,传统上仅使用中心视场的PSF会使图像复原非常困难。基于PSF在各视场分区近似不变的思想,建立了大视场效应下的图像降质模型,而图像复原正是这一模型的逆过程;从而提出一种基于视场分区的维纳滤波图像复原方法,不同视场区域采用该区域中心的PSF进行复原,然后通过插值将各分区的复原图像融合为一体。该复原方法的模型更加精确,而且对不同视场区域可以选择不同的滤波器参数,具有更大的灵活性,测试结果表明该方法可以使复原质量得到明显改善。