發(fā)布時間：2023-04-22 19:10

　　系外行星探測是目前天文學(xué)領(lǐng)域最熱門的研究方向之一。相位誘導(dǎo)振幅切趾(Phase Induced Amplitude Apodization,簡稱PIAA)型星冕儀具有工作譜段寬、通光效率高、內(nèi)工作角小等優(yōu)點,已逐漸成為最具有應(yīng)用前景的星冕儀類型之一,在系外行星直接探測方面具有重要的應(yīng)用價值。本論文重點開展了對PIAA系統(tǒng)衍射成像特性、誤差傳遞特性的計算與分析方法,為下一步開展實驗研究工作奠定基礎(chǔ)。主要研究內(nèi)容如下:1)研究基于幾何光學(xué)原理的PIAA系統(tǒng)設(shè)計流程,給出了切趾函數(shù)的確定原則、混合切趾參數(shù)的選取以及由切趾函數(shù)得到投影函數(shù)、由投影函數(shù)得到面型函數(shù)與位置的方法,并分析了PIAA系統(tǒng)的非線性投影作用產(chǎn)生的軸外視場光線產(chǎn)生傾角變化。2)研究了PIAA系統(tǒng)衍射成像特性的計算方法,包括基于Huygens衍射原理的Huygens近似法、S-Huygens近似法和二階Fresnel近似法,基于平面波角譜理論的數(shù)值計算方法,以及基于邊界衍射波理論的解析計算方法。通過數(shù)值計算分析了幾種方法的計算效率和精度,并分析了混合切趾、擴大M₁口徑和預(yù)切趾設(shè)計對于降低衍射效應(yīng)的作用,證...

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 系外行星探測的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.2 系外行星直接探測技術(shù)
        1.2.1 外掩式星冕儀
        1.2.2 內(nèi)掩式星冕儀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第2章 相位誘導(dǎo)振幅切趾系統(tǒng)的設(shè)計方法
    2.1 基于幾何光學(xué)原理的相位誘導(dǎo)振幅切趾系統(tǒng)設(shè)計
        2.1.1 切趾函數(shù)選取
        2.1.2 切趾鏡面型函數(shù)確定
        2.1.3 設(shè)計實例
    2.2 局部放大率和角放大率
    2.3 混合式相位誘導(dǎo)振幅切趾系統(tǒng)設(shè)計
        2.3.1 最大曲率與切趾函數(shù)的關(guān)系
        2.3.2 混合式PIAA系統(tǒng)設(shè)計方法
        2.3.3 角放大率
    2.4 本章小結(jié)
第3章 基于Huygens原理的衍射成像特性計算
    3.1 Huygens原理與Fresnel近似
    3.2 更高精度的衍射計算方法
        3.2.1 Huygens近似
        3.2.2 S-Huygens近似
        3.2.3 二階菲涅爾近似
        3.2.4 角譜法
        3.2.5 四種方法計算結(jié)果的比較
    3.3 降低衍射效應(yīng)的設(shè)計
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于邊界衍射波理論的成像特性計算
    4.1 基于邊界衍射波理論的計算方法
        4.1.1 邊界衍射波理論的基本原理
        4.1.2 適用于相位誘導(dǎo)振幅切趾系統(tǒng)的邊界衍射波公式
        4.1.3 邊界積分與Huygens原理的等價性
    4.2 邊界衍射波公式的穩(wěn)相點近似
        4.2.1 穩(wěn)相點近似的原理
        4.2.2 出瞳光場的數(shù)值模擬
    4.3 復(fù)色光入射時的衍射成像特性
    4.4 預(yù)切趾方法降低衍射效應(yīng)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 相位誘導(dǎo)振幅切趾系統(tǒng)的誤差傳遞特性
    5.1 基于S-Huygens原理的波前誤差傳遞計算
        5.1.1 相位誘導(dǎo)振幅切趾系統(tǒng)中的誤差來源和形式
        5.1.2 澤尼克多項式形式的波前誤差傳播規(guī)律
    5.2 基于邊界衍射波理論的誤差傳遞計算
    5.3 低階Zernike多項式形式誤差對成像特性的影響
        5.3.1 球差
        5.3.2 傾斜
        5.3.3 離焦、像散與彗差
        5.3.4 出瞳位置誤差的影響分析
    5.4 頻率誤差的傳遞特性
        5.4.1 誤差的頻率域分解
        5.4.2 頻率誤差的傳遞
        5.4.3 頻率折疊效應(yīng)
    5.5 主動光學(xué)校正的可行性分析
        5.5.1 變形鏡在相位誘導(dǎo)振幅切趾星冕儀中的布局位置
        5.5.2 變形鏡的校正作用分析
    5.6 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 論文主要創(chuàng)新點
    6.3 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3798247