1 中国科学院光电技术研究所光束控制重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
扫描哈特曼技术是检测大口径望远镜像质的常用方法,但其对不同阶次像差的检测能力和不同子孔径分布下的检测精度尚不明确。利用基于Zemax和Matlab的仿真模型对该技术的检测性能进行了探究。仿真结果表明:扫描哈特曼法能有效检测到最高第28阶像差,方均根(RMS)相对误差在5%以内,在对多阶混合像差检测时难以有效分辨其中的高阶成分;采用相切子孔径分布能较好地平衡检测精度和检测效率;增加子孔径数目能提升检测精度,但增加到一定数目后精度提升十分缓慢,同时检测时间大幅增加。
测量 扫描哈特曼技术 Zernike多项式 像质检测 子孔径斜率
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院光束控制重点实验室, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
随着望远镜口径的增大, 主镜热惯性增大, 主镜温度相对于环境温度的滞后性引起反射面热边界层形成热湍流波动, 严重影响望远镜成像质量。介绍了一种基于CFD仿真和光程差累积的计算方法评估主镜反射面热边界层的湍流波动对成像质量的影响。以3.0 m口径的主镜为例, 仿真计算了自然对流下和强迫对流下不同温升的反射面热边界层分布, 将热边界层的流场参数转化成折射率场分布, 采用光程差累积法得到反射面热边界层的成像质量。结果可以定量地描述反射面热边界层对成像质量的影响; 验证了现有天文观测要求主镜反射面与环境温差小于±2 K的合理性; 同时证明了主镜反射面热控措施使得强迫对流下的光程差比自然对流下的下降了一个数量级, 显著提高了主镜视宁度, 进一步表明反射面热控措施对改善成像质量具有重要意义。
大口径望远镜 热边界层 湍流波动 主镜视宁度 成像质量 large-aperture telescope thermal boundary layer turbulence fluctuation primary mirror seeing image quality 红外与激光工程
2018, 47(12): 1218005
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China
2 Key Laboratory of Optical Engineering, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China
3 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 10039, China
4 The College of Opto-electric Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
In this Letter, we report a Golay3 sparse-aperture telescope newly built in the Key Laboratory of Optical Engineering, Chinese Academy of Sciences and present the experimental results of enhanced resolution. The telescope consisting of 3 collector telescopes of 127 mm diameter can achieve a theoretical resolution corresponding to a monolithic aperture of 245 mm diameter. It is shown by the experimental results that the resolution is improved to 3.33 μrad with respect to the diffraction limit of 6.07 μrad for a single aperture using the Rayleigh criteria at 632 nm. The compact optical configuration and cophasing approach are also described.
110.1758 Computational imaging 110.0110 Imaging systems 100.6640 Superresolution Chinese Optics Letters
2017, 15(4): 041101
1 中国科学院光电技术研究所，成都 610209
2 中国科学院光束控制重点实验室，成都 610209
3 中国科学院大学，北京 100049
为了提高目标探测中目标背景对比度，本文利用分焦平面的微偏振元相机同时获取目标四幅偏振状态图像，解算得到斯托克斯矢量，提取目标的偏振度和偏振角成像图像，并结合偏振特性因子F 对偏振图像效果进行了改进。结果表明：目标偏振度成像图像在原光强图像基础上能够增强目标背景对比度，偏振特性因子成像图像在保留偏振度成像图像增强目标背景对比度的优点的同时，能够提高图像清晰度，扩展图像信息。
同时偏振成像 斯托克斯矢量 偏振特性因子 目标背景对比度 simultaneous polarization imaging stokes vectors polarization parameter target-background contrast
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院光束控制重点实验室, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
小孔扫描傅里叶叠层成像术已在三维全息重聚焦和超分辨宏观成像领域显示出巨大的潜力。对小孔扫描傅里叶叠层成像技术的关键参量对光场恢复质量的影响进行了研究，根据小孔扫描傅里叶叠层成像的迭代算法，通过仿真实验研究了小孔的交叠率和孔径大小对光场恢复质量的影响。仿真结果表明：在相同孔径情况下，小孔交叠率存在一个阈值，当交叠率大于该阈值时，光场恢复质量随交叠率增大而显著提高；在相同交叠率情况下小孔孔径越小光场恢复质量越高。该研究成果对小孔扫描傅里叶叠层成像术在进一步应用中的参数优化能起到一定程度的理论指导作用。
成像系统 傅里叶光学 傅里叶叠层 相位恢复 光学学报
2015, 35(10): 1011002
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院光束控制重点实验室, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
跟瞄误差会引起接收光信号的衰减。为了减小跟瞄误差对星间光通信系统的影响，在跟瞄误差存在的条件下，通过选取最优光束发散角来优化链路可靠性。偏置误差是跟瞄误差的一部分，在没有偏置误差存在的情况下获得了链路可靠性的解析表达式，通过将链路可靠性进行最大化设计，获得了最优光束发散角的解析表达式。将偏置误差也考虑进去再对链路可靠性进行最大化设计，对于给定的通信速率获得了光束发散角与跟瞄误差的最佳比值的数值解及其近似解析表达式。在星间光通信中采用所设计的最优光束发散角，可在存在跟瞄误差的情况下获得良好的系统性能。
自由空间光通信 最优光束发散角 链路可靠性优化 跟瞄误差 激光与光电子学进展
2015, 52(7): 070602
