發(fā)布時(shí)間：2020-05-16 06:44

【摘要】：在航天技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)下,近年來(lái)空間遙感技術(shù)發(fā)展迅速,在對(duì)地觀測(cè)、空間科學(xué)研究、資源環(huán)境監(jiān)測(cè)以及軍事等諸多應(yīng)用領(lǐng)域,空間光學(xué)遙感系統(tǒng)的使用取得了顯著效果。為獲得地面更細(xì)節(jié)的信息,光學(xué)系統(tǒng)的空間分辨率需要進(jìn)一步提高。軌道高度一定時(shí),需要更高的角分辨率。然而在光的波動(dòng)特性制約下,系統(tǒng)孔徑和工作波長(zhǎng)決定了光學(xué)系統(tǒng)角分辨率。在工作波段確定的前提下,只能擴(kuò)大系統(tǒng)口徑,以達(dá)到系統(tǒng)的分辨細(xì)節(jié)能力的提高。傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)受到體積、重量、材料、加工、發(fā)射能力等因素的制約,無(wú)法實(shí)現(xiàn)空間高分辨率成像系統(tǒng)。薄膜衍射相結(jié)合是實(shí)現(xiàn)空間大口徑高分辨率的可行技術(shù)途徑之一。本文研究衍射成像原理的基礎(chǔ)上,開(kāi)展系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的探索和系統(tǒng)成像質(zhì)量的分析,為薄膜衍射技術(shù)的空間應(yīng)用提供技術(shù)方案和可行性分析驗(yàn)證。首先基于標(biāo)量衍射理論,分析了衍射成像系統(tǒng)光焦度、衍射效率、色差等光學(xué)特性;基于多級(jí)位相光柵對(duì)衍射光學(xué)元件的衍射效率進(jìn)行建模,分析建立了衍射光學(xué)元件的成像特性認(rèn)知;在此基礎(chǔ)上建立了衍射效率對(duì)MTF的影響分析模型;最后,對(duì)衍射成像系統(tǒng)的色差特性進(jìn)行了分析,并提出了采用Schupmann消色差模型的校正方法,并對(duì)Schupmann模型的參數(shù)關(guān)系進(jìn)行了推導(dǎo)。然后根據(jù)Schupmann色差消除模型進(jìn)行薄膜衍射成像系統(tǒng)設(shè)計(jì),首先設(shè)計(jì)了拼接薄膜衍射主鏡,然后設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu),并給出系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)參數(shù),最后對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后利用本文建立的像質(zhì)分析模型與方法,對(duì)本文設(shè)計(jì)的薄膜衍射成像系統(tǒng)的像質(zhì)進(jìn)行了分析。并對(duì)設(shè)計(jì)的薄膜衍射成像系統(tǒng)進(jìn)行了公差分析,對(duì)包括衍射物鏡的加工誤差,衍射物鏡與后端鏡組的裝調(diào)誤差,以及衍射物鏡拼接誤差進(jìn)行了分析。本文在深入分析薄膜衍射光學(xué)系統(tǒng)成像特性的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)得到了高成像質(zhì)量的大口徑空間薄膜衍射光學(xué)系統(tǒng),并對(duì)系統(tǒng)的成像質(zhì)量和公差進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明,本文建立的模型與方法可用于支持薄膜衍射光學(xué)系統(tǒng)成像特性分析與系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì),本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以滿足空間大口徑光學(xué)信息獲取處理應(yīng)用,相關(guān)的模型和設(shè)計(jì)結(jié)果可為空間薄膜衍射光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供參考。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文射成像原理的基礎(chǔ)上，開(kāi)展系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的探索和系衍射技術(shù)的空間應(yīng)用提供技術(shù)方案和可行性分析驗(yàn)證在該方向的研究現(xiàn)狀及分析究現(xiàn)狀成像系統(tǒng)是利用薄膜衍射光學(xué)元件以便來(lái)實(shí)現(xiàn)大口徑光受到薄膜衍射光學(xué)元件表面的微結(jié)構(gòu)調(diào)制后，，發(fā)生光線會(huì)聚成像。由于薄膜衍射光學(xué)系統(tǒng)具有公差寬松、易于實(shí)現(xiàn)超輕量化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，能夠突破傳統(tǒng)光學(xué)節(jié)省制造與發(fā)射成本，是實(shí)現(xiàn)空間大口徑高分辨率成國(guó)外，首先研究了薄膜衍射成像系統(tǒng)。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文小組在計(jì)算機(jī)模擬的指導(dǎo)下，用未拋光未蝕刻的塑料板組裝了一個(gè) 5 米透分之二縮比模型，并成功地展示了折紙狀折疊圖案。該方案可將主鏡尺寸原來(lái)的五分之一，為解決 10 米口徑以上超大口徑光學(xué)主鏡的運(yùn)輸和發(fā)射問(wèn)了思路。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V443.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2666338