[发明专利]一种基于多波长相位调制的光学合成孔径成像望远镜阵列共相误差探测方法

摘要

本发明公开了一种基于多波长相位调制的光学合成孔径成像望远镜阵列共相误差探测方法，通过给合成孔径成像望远镜阵列的一个子望远镜添加特定的相位调制，用相机测得系统的一组点扩散函数PSF值，对这组PSF值进行处理得到望远镜阵列在特定波长下的部分相位差，再在不同波长情况下重复上述过程得到多个部分相位差，通过对多个波长情况下的各个部分相位差进行处理得到成像系统的共相误差。本方法使用空间相位调制器件对合成孔径成像望远镜阵列的一个子望远镜进行相位调制，算法恢复共相误差不需要迭代计算，能快速精准的探测系统的共相误差，同时由于本方法利用了多波长信息，克服了2π模糊的影响，从而极大的提高了共相误差的探测范围和精度。

主权项

一种基于多波长相位调制的合成孔径成像望远镜阵列共相误差探测方法，其特征在于：该方法包含以下步骤：(1)设置点光源的发出光的波长为λ1；(2)将探测器置于待探测的合成孔径成像系统的像面上，对合成孔径望远镜系统的某一特定子孔径进行相位调制，依次给其加上φ1,φ2,…,φk,…φM的相位调制，其中φk＝2π*(k‑1)/M，k为整数且1≤k≤M，M为总共的调制步数且M≥3，并依次使用相机测得系统的点扩散函数PSF1,PSF2,…,PSFk,…,PSFM；(3)通过一个计算过程得到各个子望远镜在λ1下的部分相位差，计算过程如下：1)对所得到的点扩散函数进行反傅里叶变换变换得到系统的一组光学传递函数OTF1,OTF2,…,OTFk,…,OTFM；2)将到的一组光学传递函数分别乘上相移φ1,φ2,…,φk,…φM后相加再取算术平均，得到C(P)：C(P)=Σn=1Nexp(ikΔn)Br*Bn≈Σn=1Nexp(ikΔn)Bn---(1)]]>式中，n具有一般性，可以是任意阵列中的任意一个子望远镜，Δn为第n个子望远镜的相移误差，Br为调制子望远镜的光瞳函数，Bn为第n个子望远镜的光瞳函数，N为合成孔径成像望远镜阵列的子望远镜数量；3)在式(1)两侧均乘上第n个子望远镜的光瞳函数Bn，得到：C(P)Bn＝exp(ikΔn)Bn (2)4)计算出部分相位差：式中，Z为第n个子望远镜在光源波长为λ1的情况下的相移误差中的2π整数倍的部分，为第n个子望远镜在光源波长为λ1的情况下的相移误差中不含2π整数倍的部分相位；(4)设置点光源的发出光的波长为λ2，λ3重复上述步骤(1)、(2)、(3)得到(5)为了方便表示，2π整数倍的部分用n1、n2、n3来表示，部分相位分别使用来表示，第n个子镜的待测共相误差为ξ：上式是个欠约束方程，定义合成波长λs：λs＝(a/λ1‑b/λ2+c/λ3)‑1 (5)其中，a、b、c均为正整数，利用合成波长来解这个欠约束方程，进而计算出共相位差ξ。