以Y-4合成孔径系统为基本结构, 分析和比较了不同填充因子Y-4系统的U-V平面覆盖、点扩散函数和调制传递函数特性; 用Zemax和Matlab软件对系统进行模拟成像, 利用维纳滤波和改进的维纳滤波对加噪图像进行复原, 使用峰值信噪比(PNSR)标准比较了不同填充因子Y-4系统的复原效果, 并分析了影响合成孔径系统成像质量和复原效果的因素。结论如下: 通过图像复原, 可以极大地改善合成孔径系统所成图像的像质, 提高图像的清晰度, 使得复原后的图像和其等效单孔径系统所成的像很接近, 实现大孔径成像系统的观测效果; 图像复原的效果与合成孔径系统的阵列结构和噪声类型有关。

拼接镜面合成孔径光学系统的出瞳波前是离散的,需要同时引入波象差和衍射光学理论来拟合最佳高斯参考球面,计算出瞳波前和波象差,并通过对像面的衍射积分,评估系统像质.对比了两种像质评估的方法:其一是直接利用干涉仪实测获得的整体出瞳波面参数拟合Zernike多项式衍射直接积分法计算像面复振幅分布,其二是对子出瞳波面衍射直接积分在像面的复振幅进行叠加.设计并制造了一个三子镜合成的成像光学系统,在此基础上用ZYGO GPIXP干涉仪对两种方法计算的像质进行了验证和对比.结果表明,子出瞳波面直接衍射积分叠加法的精度更高,但计算量大;在衍射极限附近,前者的拟合精度也能满足像质的定性评估要求,且计算量较小.

由于子孔径合成光学成像系统出瞳波前离散,成像特征有异于常规光学系统。对比了两种子孔径合成光学成像系统的像质评价方法,其一是直接利用干涉仪实测获得的整体出瞳波面参量,拟合成泽尼克多项式,通过快速傅里叶变换获得光学系统的调制传递函数;其二是对子出瞳波面在像面复振幅分布的衍射直接积分叠加计算系统调制传递函数。对于离散出瞳波前,拟合的泽尼克多项式不可避免有较大误差,由此计算获得的调制传递函数与实际测量值有较大区别。设计并制造了一个三子镜合成的成像光学系统,在此基础上用ZYGO GPI干涉仪验证并对比了使用两种方法对像质计算的特点。结果表明,子出瞳波面直接衍射积分叠加法的精度更高,但计算量大,且要获得更高的像质评价精度,应使用更适于表达离散不规则形状子出瞳波前的波函数。