1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 吉林省智能波前传感与控制重点实验室，吉林 长春 130033
为了更好地对大口径稀疏孔径望远镜进行共焦调控，利用曲率传感方法非干涉、大范围、波段鲁棒的特点。首先，利用近场电磁波的传输方程分析了稀疏孔径望远镜共焦调控的基本原理。其次，结合曲率传感理论，进行了稀疏孔径望远镜共焦调控误差分析。再次，对于曲率传感稀疏孔径望远镜共焦检测的可行性进行了分析与实验。之后，利用桌面实验实现了大口径稀疏孔径望远镜共焦检测的原理贯通。最终，波前倾斜探测结果与原始波前相比，相关性从0.26上升至0.83。利用曲率传感可实现20个波长范围的共焦测量，避免了传统方法对像点进行多次移动标校以及逐个调节的缺点。文中实现了大通量共焦误差感知与收敛调控，为未来大口径稀疏孔径望远镜的建设打下技术基础。
曲率传感 波前像差 稀疏孔径望远镜 共焦 curvature sensing wavefront aberration sparse aperture telescope co-focus 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230050
1 中国科学院 上海技术物理研究所 红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院 上海技术物理研究所, 上海 200083
3 中国科学院大学, 北京 100049
基于传统的夏克-哈特曼波前传感技术, 针对实验室现阶段所拥有的合成孔径望远镜系统设计了一套共焦检测系统, 用于对合成孔径系统的拼接主镜进行倾斜量误差检测。由于受实验平台振动和实验环境气流扰动等因素的影响, 导致检测系统的夏克-哈特曼光斑质心阵列做无规则的抖动, 检测系统难以实现高精度共焦。针对该问题提出采用连续帧频数据采样叠加滤波处理的方法来克服实验环境因素的影响; 将采集的连续帧频数据逐帧处理, 相互叠加, 分析光斑质心分布规律, 通过构建光斑分布图样最小外接矩形获取光斑质心位置, 从而有效的提高了共焦检测系统的准确度。实验表明中心镜沿x与y方向的倾斜量误差数据的标准差分别从0.029 7与0.009 2降到了6.0×10-5与5.1614×10-4。最终光斑质心数据的稳定性得到了不止一个量级的提升, 良好的克服了因实验环境因素导致检测系统精度损失的问题, 同时也验证了共焦检测系统方案的可行性。
光学检测 共焦误差检测 拼接镜面 合成孔径系统 optical detection co-focus error detection segmented mirrors synthetic aperture system
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
对分块拼接主镜实现主动控制是拼接镜技术的难点之一。建立了拼接主镜主动控制系统的模型, 采用静态解耦的方式, 将传递函数矩阵对角化, 系统从多输入多输出的形式简化为单输入单输出的形式, 并且建立了简化后的控制系统模型。在此基础上, 完成了控制系统的控制器设计。为了实现拼接镜的主动控制, 在实验室中搭建了由四块正六边形子镜组成的拼接镜实验系统, 由三个驱动器来控制每块子镜的倾斜和平移误差。结果表明, 单位倾斜误差校正时间为 2.6 s, 分析子镜倾斜的功率谱密度可知, 动态倾斜误差校正带宽达到了0.34 Hz, 实现了静态拼接误差的高效快速校正和动态误差的实时有效校正。
成像系统 拼接镜 共焦 控制 扰动抑制 带宽 激光与光电子学进展
2017, 54(10): 101101
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春130033
2 中国科学院 研究生院，北京 100039
为了实现对拼接镜的共焦调整，建立了拼接镜主动光学共焦实验系统。实验中，拼接镜由3块对边长300 mm的正六边形子镜组成，子镜为球面，曲率半径为2 000 mm。采用Shack-Hartmann传感器进行共焦测量，用6个微位移平移台对两块子镜的离焦和倾斜进行调整。每个子镜对应Shack-Hartmann传感器的36个子孔径，用子孔径产生的像点位置偏移计算子镜之间的共焦误差。通过微位移平台调整，可控制子镜的轴向离焦误差优于1 μm rms，倾斜误差在两维方向上均优于0.02″ rms。实验表明，该方法适用于大型拼接镜面望远镜的共焦标定和实时调整。
拼接镜 共焦 Shack-Hartmann传感器 segmented mirror co-focus Shack-Hartmann sensor
