为了使若干拼接子孔径能够按设计目标组合为等效大口径望远镜，各子孔径必须达到光学的同相位。提出了一种基于四棱锥传感器的共相方法，通过实验标定拟合传感器信号和平移误差的正弦关系，反求平移误差。实验结果表明：平移误差的测量值和真实值基本符合线性关系，拟合后均方根误差约为19.2 nm，平移误差的测量值能够客观准确地反映实际误差。在此基础上，对7孔径拼接镜进行了近共相校正，校正后分辨率提高了近6倍，与传统方法相比，所提方法具有结构简单、响应速度快、光能利用率高等优点。

为使拼接式望远镜的分辨率接近等效口径的衍射极限,各子镜必须具有极高的共面精度。针对拼接式望远镜的共相问题,首先,研究了拼接式望远镜光学共相探测中瞳面共相探测技术和焦面共相探测技术的原理。然后,总结了各项光学共相探测技术的优缺点、适用领域以及未来发展趋势。最后,分别为大平移误差、大倾斜误差的探测问题提供了解决方案。

分析间隙及偏心影响下的子孔径远场光斑形态变化,并探索采用理想圆孔径模板库匹配含间隙及偏心孔径的远场图样进行共相的可行性及适用范围。数值仿真了不同间隙及不同掩模偏心下的远场光斑形态,得到了二者对远场形态的影响趋势;数值模拟了采用理想模板窄带共相的过程,分析了不同间隙及不同掩模偏心下,不同平移误差的共相精度。研究表明,间隙越大,远场扩展范围越宽;偏心越大,远场受平移误差调制的效应越不明显;当间隙比例因子或偏心比例因子不超过0.3时,可直接采用理想模板共相。该研究拓展了窄带共相算法的应用,为深入研究窄带共相算法提供了相应基础。

For the Fizeau optical interferometric telescope system, the co-phasing detection of piston errors between subapertures plays an important role in realizing the high resolution of system. In this paper, the relationship between piston error and the main peak displacement of monochromatic interferogram of two sub-aperture system is analyzed based on physical principles, then the piston error detecting method is developed and clarified based on their linear relationship in the range of one wavelength. Furthermore, an innovative co-phasing detecting method based on grating dispersed interferogram with bandwidth light source is proposed, and its feasibility, detecting precision and dynamic range are analyzed in theory and studied in simulation. The results prove that with this method, the piston error between the two sub-apertures of the system can be soundly detected and its measuring error is less than 20 nm while the piston error is not more than 50 μm. In addition, the novel method solves the problems of 2π ambiguity and direction determination that might exist within some other detecting methods. Besides its millimeter level dynamic range, this new co-phasing detecting method provides a new way and an effective reference for in-depth research of co-phasing detecting techniques.

微透镜阵列到CCD的距离是影响Hartmann-Shack波前探测器精度的主要装配误差之一。对该平移装配误差的修正, 能够有效减小波前探测误差。理论求解了球面波前通过微透镜引起的子孔径光斑质心移动量与波前探测器结构参数之间的关系, 借助该关系能够求出微透镜到CCD之间的实际距离, 以其改进波前斜率的计算。实验验证了理论推导的合理性, 并对实际装配参数进行标定, 得实际距离为24.2 mm。利用标定后的参数重建波前, 其相对误差减小20.4%。实验表明该标定方法能够有效提高波前传感器测量准确性。

介绍了三子镜稀疏孔径双反系统的结构，推导其广义光瞳函数，并阐述三子镜稀疏孔径双反系统的成像原理。对光学系统中的一个子镜分别引入平移误差和倾斜误差，用Zernike 多项式表示这两种误差，并用Matlab 软件对有误差的系统进行模拟成像。提出相对模糊度函数，并用其对成像的质量进行评价，给出随着子镜平移误差或倾斜误差的增大，所成图像相对模糊度的变化曲线，分析子镜误差对系统成像质量的影响。结果表明：三子镜稀疏孔径双反系统子镜平移误差和倾斜误差对系统成像质量造成的影响规律不同，系统所成图像的相对模糊度随平移误差的增大呈周期性变化，随倾斜误差的增大而单调增大，倾斜误差比平移误差对成像质量的影响更大一些。因此，装调时对倾斜误差的控制要比对平移误差的控制更加严格。

拼接主镜是建设大型天文望远镜最有效的技术途径, 尤其是对10 m及更大口径的望远镜.本文从光学衍射理论出发, 以10 m左右口径望远镜为例, 推导出了拼接望远镜光学系统点扩展函数的解析表达式, 建立了数学仿真模型, 并对影响望远镜系统远场像质的因素进行了计算分析.理论分析和仿真结果表明: 拼接望远镜的点扩散函数是分块镜的位置干涉函数和分块镜的点扩散函数的乘积; 分块镜间的间距会引起分块镜的衍射光斑展宽, 使远场峰值能量下降; 分块镜的平移误差会严重影响望远镜点扩散函数中的位置干涉函数, 从而降低望远镜系统的斯特列尔比; 分块镜的倾斜误差会在每个分块镜的点扩散函数引入频移, 因而影响拼接望远镜光学系统的点扩散函数, 降低望远镜系统的斯特列尔比.

随机并行梯度下降算法(SPGD)是控制多路激光束的相位锁定，实现相干合成的一种有效方式。在分析平移误差和倾斜误差对相干合成(CBC)影响的基础上，建立2×2排布的光束模型探讨了该算法中的增益系数和扰动幅值对平移误差和倾斜误差控制的影响，并对增益系数的优化进行了分析。研究结果表明，要提高相干合成的效果，必须同时校正平移误差和倾斜误差；随着增益系数和扰动幅值的增加，SPGD算法的收敛速度加快，但计算精度降低，系统会发生振荡；自适应更新增益系数是一种有效的参数优化方式，可很好平衡算法收敛速度和计算精度问题。为大型固体短脉冲激光装置中基于SPGD算法进行相干合成研究提供了理论参考。

基于一种固体马赫曾德尔(Mach-Zehnder)成像光谱仪，从理论上严格推导了其光谱反演模型，通过该光谱反演模型着重分析了反射面平移误差对系统光谱反演带来的影响。运用Zemax软件建立了成像光谱仪的仿真模型，并运用该仿真模型对固体马赫曾德尔成像光谱系统光谱反演及平移误差推导结果进行了仿真验算。理论推导及仿真结果表明，固体马赫曾德尔成像光谱仪中反射面的平移误差将对系统的光谱反演结果带来影响，并且光谱的反演误差与两路剪切分光光路中反射面平移误差的总和相关。因此，在固体马赫曾德尔成像光谱仪的研制过程中，需要严格控制两路平移误差的总和，或通过适当的补偿遏制其对测量结果的影响，提高系统的光谱测量精度。

在Golay6结构稀疏孔径光学系统中，通过计算和模拟Golay6结构主镜存在径向平移(piston)误差时的光瞳函数、点扩展函数以及调制传递函数，研究子镜装调产生的piston误差对成像的影响。根据中心点亮度的要求，给出了不同半径、不同填充因子下的最大容许误差，并通过Matlab软件进行成像模拟。结果表明：在给出的最大容许误差范围内，piston误差影响不显著。