為了實現(xiàn)大口徑拼接薄膜鏡失調(diào)誤差在線校正,建立了由5塊子鏡組成的菲涅耳波帶片拼接成像模型,分析了光學(xué)系統(tǒng)的點擴(kuò)展函數(shù)(PSF)和調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)與失調(diào)誤差的關(guān)系,并采用隨機并行梯度下降算法(SPGD)對失調(diào)誤差進(jìn)行在線校正仿真。為了驗證所提算法的性能,選取遠(yuǎn)場光強平方和、遠(yuǎn)場光斑等效半徑、桶中功率、MTF積分和光強二階矩5個性能評價函數(shù)作為優(yōu)化指標(biāo),對失調(diào)誤差進(jìn)行盲優(yōu)化校正,并比較了上述評價指標(biāo)的收斂速度和精度。100組隨機誤差的校正結(jié)果表明上述指標(biāo)均能收斂,優(yōu)化后的波前殘差方均根(RMS)均小于0.13λ,斯特列爾比(SR)均大于0.96,其中MTF積分和光強二階矩指標(biāo)的收斂速度最快,遠(yuǎn)場光斑等效半徑指標(biāo)的精度最優(yōu)。

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【部分圖文】：

圖1MORIE實時成像系統(tǒng)[10]。（a)MORIE成像系統(tǒng)示意圖；（b)MORIE系統(tǒng)拼接結(jié)構(gòu)示意圖

拼接式薄膜望遠(yuǎn)鏡將小口徑衍射成像元件（子鏡）組合在一起，以增大望遠(yuǎn)鏡口徑。美國的拼接薄膜鏡MORIE成像裝置如圖1所示。該拼接薄膜鏡成像裝置采用菲涅耳波帶片成像元件，主鏡由內(nèi)、外圈共36個圓形菲涅耳波帶片子鏡組成，口徑達(dá)到20m，可由機械結(jié)構(gòu)在空展開。為了使拼接薄膜鏡成像系統(tǒng)實現(xiàn)....

圖2菲涅耳波帶片拼接模型

圖1MORIE實時成像系統(tǒng)[10]。（a)MORIE成像系統(tǒng)示意圖；（b)MORIE系統(tǒng)拼接結(jié)構(gòu)示意圖菲涅耳波帶片拼接模型為可折疊與展開的共次型拼接薄膜鏡模型，其5塊子鏡都來自同一塊菲涅耳波帶片，在空間位置上子鏡1～4沿著子鏡5圓周方向均勻排布。其中子鏡5的直徑是其余4塊子鏡的....

圖3SPGD校正拼接鏡失調(diào)誤差的流程圖

式中：α（k）為第k次迭代下優(yōu)化的失調(diào)誤差向量；γ為增益步長；Δα（k）為第k次迭代失調(diào)誤差的隨機擾動，服從伯努利分布；J+(k）和J-(k）分別為第k次迭代正向和負(fù)向擾動下的優(yōu)化指標(biāo)。式中：a(k)5i-4為第k次迭代的第i塊子鏡（i=1,2,3,4）沿z方向的平移誤差擾動量；....

圖4初始波前統(tǒng)計信息。（a)PV值分布圖；（b)RMS值分布圖；（c)SR分布圖

此100組誤差的峰谷（PV）值、波前方均根（RMS）和斯特列爾比（SR）直方圖分布如圖4所示。由圖4可知，初始波前的PV值分布在0.8λ～2.6λ范圍內(nèi)，RMS值分布在0.25λ～0.6λ范圍內(nèi)，均大于0.25λ，不滿足瑞利判據(jù)，波前SR分布在0.55～0.89范圍內(nèi)。分別采用5....

本文編號：3935906