以二元衍射元件為主鏡的拼接衍射望遠(yuǎn)鏡具有重量輕、公差寬松、可折疊等優(yōu)點(diǎn),成為了輕量化、大口徑、高分辨力空間光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的重要發(fā)展方向。然而拼接衍射望遠(yuǎn)鏡的研究進(jìn)展表明該望遠(yuǎn)鏡的成像性能難以達(dá)到其理論設(shè)計(jì)的極限分辨能力。導(dǎo)致其性能退化的原因主要有兩點(diǎn),首先拼接衍射望遠(yuǎn)鏡面臨子鏡拼接失調(diào)而引入的共相誤差問題;其次是衍射元件不可避免的加工誤差給光學(xué)系統(tǒng)引入成像波前像差問題。這兩個(gè)問題相互交織,致使拼接衍射望遠(yuǎn)鏡的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)彌散、調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)退化,最終導(dǎo)致拼接衍射望遠(yuǎn)鏡成像分辨率下降。本論文針對(duì)上述問題,開展拼接衍射望遠(yuǎn)鏡高分辨成像技術(shù)研究。論文按照理論分析、仿真校正和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的研究步驟,從以下幾個(gè)方面開展相關(guān)研究。首先針對(duì)拼接共相誤差與波前像差導(dǎo)致的成像退化問題開展了具體的理論分析。建立了基于稀疏孔徑結(jié)構(gòu)的拼接菲涅耳透鏡成像系統(tǒng)模型,推導(dǎo)了各類拼接共相誤差與成像系統(tǒng)MTF指標(biāo)的數(shù)學(xué)關(guān)系,通過計(jì)算和仿真明確了各類拼接共相誤差對(duì)成像系統(tǒng)PSF和MTF的影響程度,建立了點(diǎn)目標(biāo)和擴(kuò)展目標(biāo)成像場(chǎng)景下的拼接失調(diào)程度評(píng)估指標(biāo),為拼接共相誤差的校正提供直接的參考依據(jù)。此外,針對(duì)菲涅耳透鏡由...

【文章頁(yè)數(shù)】：161 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 選題背景與研究意義
    1.2 大口徑空間光學(xué)望遠(yuǎn)鏡研究進(jìn)展
        1.2.1 單體大口徑空間望遠(yuǎn)鏡
        1.2.2 合成孔徑反射式望遠(yuǎn)鏡
        1.2.3 拼接衍射式望遠(yuǎn)鏡
    1.3 拼接衍射望遠(yuǎn)鏡拼接共相誤差研究進(jìn)展
        1.3.1 傳統(tǒng)反射式望遠(yuǎn)鏡共相誤差檢測(cè)與校正
        1.3.2 拼接衍射望遠(yuǎn)鏡共相誤差檢測(cè)與校正
    1.4 拼接衍射望遠(yuǎn)鏡波前像差校正研究進(jìn)展
        1.4.1 衍射望遠(yuǎn)鏡波前像差分析
        1.4.2 衍射望遠(yuǎn)鏡波前像差的校正
    1.5 本文的研究目的和主要內(nèi)容
第2章 拼接菲涅耳透鏡衍射成像理論
    2.1 標(biāo)量衍射理論
        2.1.1 菲涅耳-基爾霍夫衍射公式
        2.1.2 菲涅耳近似條件與菲涅耳衍射公式
        2.1.3 夫瑯和費(fèi)近似條件與夫瑯和費(fèi)衍射公式
        2.1.4 單縫和多縫的夫瑯和費(fèi)衍射
        2.1.5 衍射光柵與閃耀光柵
        2.1.6 二元衍射光柵
    2.2 菲涅耳透鏡衍射理論
        2.2.1 圓孔的夫瑯和費(fèi)衍射
        2.2.2 多環(huán)形孔徑的光柵
        2.2.3 菲涅耳波帶法
        2.2.4 菲涅耳透鏡
    2.3 拼接菲涅耳透鏡成像特性分析
    2.4 小結(jié)
第3章 拼接衍射望遠(yuǎn)鏡共相誤差與波前像差分析
    3.1 拼接菲涅耳透鏡共相誤差分析
        3.1.1 拼接共相誤差的分類
        3.1.2 基于圖像的拼接共相誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)
    3.2 菲涅耳透鏡波前像差分析
        3.2.1 線寬誤差
        3.2.2 深度誤差
        3.2.3 套刻誤差
        3.2.4 厚度均勻性誤差
        3.2.5 加工誤差對(duì)成像波前的影響
    3.3 小結(jié)
第4章 拼接菲涅耳透鏡共相誤差與波前像差校正仿真研究
    4.1 校正實(shí)驗(yàn)流程及仿真參數(shù)確定
    4.2 拼接共相誤差校正仿真
        4.2.1 點(diǎn)目標(biāo)成像下的拼接共相誤差校正
        4.2.2 擴(kuò)展目標(biāo)成像下的拼接共相誤差校正
        4.2.3 像差對(duì)拼接誤差校正的影響
    4.3 菲涅耳子鏡波前像差校正仿真
        4.3.1 無(wú)波前探測(cè)自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)關(guān)鍵參數(shù)的確定
        4.3.2 基于自適應(yīng)光學(xué)拼接鏡波前像差校正仿真
    4.4 小結(jié)
第5章 衍射望遠(yuǎn)鏡及拼接菲涅耳透鏡波前像差校正實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 單孔徑衍射望遠(yuǎn)鏡波前像差測(cè)量與校正實(shí)驗(yàn)
        5.1.1 單孔徑衍射望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的波前像差測(cè)量
        5.1.2 單孔徑衍射望遠(yuǎn)鏡自適應(yīng)光學(xué)校正實(shí)驗(yàn)
    5.2 拼接菲涅耳透鏡的波前校正實(shí)驗(yàn)研究
        5.2.1 拼接菲涅耳透鏡的制備與共焦調(diào)節(jié)
        5.2.2 拼接菲涅耳透鏡的自適應(yīng)光學(xué)校正
    5.3 小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 論文工作總結(jié)
    6.2 論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    6.3 論文工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號(hào)：3838519