张羽 1,2,3,4李治国 1,2,3,4刘辉 1,2,3陈明徕 1,2,3[ ... ]张怀利 5,*
1 中国科学院西安光学精密机械研究所，西安 710119
2 中国科学院空间精密测量技术重点实验室，西安 710119
3 中国科学院大学，北京 100084
4 青岛海洋科学与技术试点国家实验室，山东 青岛 266200
5 航天工程大学，北京 101499
为了研究激光相干阵列在全大气层湍流中的成像能力，在全相位闭合等方法的基础上，利用HV57模型中的大气折射率结构常数来标定大气相干长度，通过当地风速和光路高度等参数计算了实验所在地等效整层大气湍流的水平传输距离，研制了Ф1.5 m等效孔径的激光相干发射阵列，对1.2 km远处物体进行了成像实验，成像分辨率达到了亚角秒级。验证了激光相干阵列成像系统对大气湍流影响的抑制作用和成像能力，可为未来研制实体激光相干阵列成像系统提供理论与技术支撑。
激光相干阵列 傅里叶望远 主动照明成像 大气湍流 图像重构 Laser coherent array Fourier telescope Active illumination imaging Atmospheric turbulence Image reconstruction 光子学报
2021, 50(12): 1201004
1 中国科学院 西安光学精密机械研究所, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
地基光学成像是对空间目标进行探测识别的重要手段。本文分析了近十几年间建立的用于天文观测的巨型望远镜设备不能对地球同步轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)目标进行高分辨率观测的主要原因: 除大气湍流对成像质量的影响和分辨率的限制外, 还有GEO目标尺寸和目标亮度昏暗问题。因此需要引入非传统成像技术解决上述问题。 本文研究了几种采用激光照明的非传统光学成像方法, 具体分析论证了稀疏孔径成像、强度相关成像、剪切光束成像和傅立叶望远术等光学成像技术, 阐述了各成像技术的优势与局限性, 分析了几种方法对GEO暗弱目标高分辨率成像的应用前景。
空间目标 高分辨率 光学成像技术 激光主动成像 space objects high resolution optical imaging techniques laser active imaging
中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710119
多光束激光相干场成像技术突破传统概念，采用微小频移的光束组两两干涉提取目标的傅里叶分量，通过目标频谱傅里叶逆变换获得目标高分辨率图像。该技术仍处于实验室原理验证向实体阵列过渡的研究阶段。在这一过程中多种影响因素对成像质量产生着影响。其中发射阵列的孔径位置误差分布规律以及控制范围一直缺乏较为系统的理论支撑。从傅里叶望远镜发射阵列的光场传输特性入手，分析了在基线不同位置引入孔径误差时对成像质量的影响。并分析出孔径位置精度的要求与分布规律，同时针对这一分布规律提出了孔径位置的相对误差精度，计算机仿真分析得出相对误差精度应控制在5%以内不影响成像质量。该研究为傅里叶望远镜发射阵列的设计与装调提供了理论依据，为傅里叶望远技术的工程化实现奠定一定的理论基础。
相干场成像 傅里叶望远技术 瞄准精度 孔径位置 成像质量 coherent field imaging Fourier telescopy aiming accuracy aperture position imaging quality
中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
傅里叶望远镜发射系统的性能直接影响图像的分辨率和质量。分析了激光器的参数和性能要求，提出了光纤激光器的设计要点,并指出激光相干长度应至少为光程残差的1.6倍；对激光器的功率和频率稳定性进行了仿真，从设计、算法和使用角度给出了保证激光器稳定性的一些方法；而且结合仿真和实验结果，从发射孔径布局、孔径数量、位置精度和光束瞄准误差等方面，分析了发射器性能对成像质量的影响。指出了基线冗余度、图像分辨率、目标频谱分布和图像质量等因素在布设发射阵列应综合考虑。基于二维抽样定理和统计分析结果，得出计算发射孔径数量的公式，计算了傅里叶望远镜对1000 km 低轨道目标达到5 cm 分辨率时所需的发射孔径数目。此外，还得出发射孔径位置误差应小于最小孔径间距的5%的结论。
光学器件 傅里叶望远镜 发射器 分析 激光 性能
