發(fā)布時(shí)間：2021-07-26 21:12

　　大口徑拼接式薄膜衍射光學(xué)系統(tǒng)是建立在軌超大口徑、超輕型光學(xué)系統(tǒng)最有潛力的發(fā)展方向之一,其采用超薄薄膜作為衍射主鏡材料,通過(guò)拼接組成光學(xué)孔徑陣列實(shí)現(xiàn)高分辨率光學(xué)成像,具有重量輕、易于折疊和展開(kāi)、以及成本低等優(yōu)點(diǎn)。然而大口徑拼接式衍射光學(xué)系統(tǒng)受到主鏡拼接和衍射成像耦合作用的影響,其成像質(zhì)量退化過(guò)程更加復(fù)雜,與傳統(tǒng)折/反射式系統(tǒng)相比,調(diào)制傳遞函數(shù)（Modulation Transfer Function,MTF）與信噪比（Signal to Noise Ratio,SNR）更低,且具有復(fù)雜的空間移變和光譜變化特性,成像質(zhì)量很可能無(wú)法滿足遙感應(yīng)用的需求。而目前針對(duì)大口徑拼接式衍射光學(xué)系統(tǒng)的成像特性以及相應(yīng)的像質(zhì)復(fù)原方法的研究少見(jiàn)于報(bào)道。本文即針對(duì)該問(wèn)題,分析大口徑拼接式衍射光學(xué)系統(tǒng)的成像特性,提出相應(yīng)的像質(zhì)復(fù)原方法,并開(kāi)展相關(guān)模型與方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。主要研究工作如下:（1）開(kāi)展了拼接式衍射光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量退化機(jī)理研究。分別從主鏡拼接和衍射光學(xué)成像的角度,對(duì)拼接式衍射光學(xué)系統(tǒng)的成像機(jī)理及特性進(jìn)行了分析。從主鏡拼接角度,分析了拼接參數(shù)和拼接誤差對(duì)系統(tǒng)成像質(zhì)量的影響。從衍射成像角度,以多級(jí)位相光柵為基... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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光電所400mm薄

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-10-第2章拼接式衍射光學(xué)系統(tǒng)成像機(jī)理研究2.1引言拼接式衍射光學(xué)系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)全孔徑折/反射式成像系統(tǒng)，其通過(guò)拼接式光學(xué)孔徑的形式拼接衍射光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)成像。拼接式光學(xué)孔徑系統(tǒng)通過(guò)合成多個(gè)子孔徑實(shí)現(xiàn)高分辨率成像，但由于其孔徑不連續(xù)，造成其成像過(guò)程中的調(diào)制傳遞函數(shù)中頻退化和較低的焦面能量；而衍射光學(xué)元件基于衍射原理實(shí)現(xiàn)成像，但其色差較大，且具有空間移變特性，成像質(zhì)量通常較差；兩種機(jī)制結(jié)合會(huì)造成更加復(fù)雜的耦合退化效應(yīng)。本章從標(biāo)量衍射理論出發(fā)，分別討論主鏡拼接過(guò)程和衍射成像過(guò)程的成像機(jī)理及退化特性，在考慮其耦合退化特性的基礎(chǔ)上，以MTF和SNR作為成像特性表征參數(shù)，建立拼接式衍射光學(xué)系統(tǒng)的成像特性分析模型。2.2主鏡拼接對(duì)系統(tǒng)成像質(zhì)量的影響分析2.2.1拼接主鏡的成像機(jī)理理想光學(xué)系統(tǒng)成像滿足線性性和疊加性，可以看成是線性空間不變的。對(duì)于拼接式主鏡，其入瞳不再為單一連通域，而是包含多個(gè)相同的圓形子孔徑。一個(gè)具有N個(gè)相同圓形子孔徑的拼接式主鏡，其廣義光瞳函數(shù)可以表示為：()()221,,/2NArraynnnPcircd=+=(2-1)其中，d為子孔徑直徑，(),nn為子孔徑圓心坐標(biāo)。根據(jù)傅里葉光學(xué)可知，光學(xué)系統(tǒng)的光瞳函數(shù)、點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)、光學(xué)傳遞函數(shù)(OTF)和調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)可以進(jìn)行如下的相互轉(zhuǎn)換：圖2-1光瞳函數(shù)、PSF、OTF和MTF的關(guān)系根據(jù)圖2-1所示關(guān)系和式(2-1)，可以推得拼接式主鏡的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和傳遞函數(shù)分別為：

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
[1]基于矢量衍射理論的薄膜衍射光學(xué)成像仿真及分析[D]. 李允.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]空間薄膜衍射成像系統(tǒng)圖像反演恢復(fù)方法研究[D]. 江世凱.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3304383