本文根据衍射光学理论和几何光学理论, 利用已得到的拼接望远镜的理论解析表达式和建立的数值仿真模型, 对拼接望远镜光学系统的远场特性进行了分析计算, 包括系统的理论衍射光斑直径、点扩散函数、斯特列尔比以及光学传递函数等。并根据仿真模型分析了拼接主镜中分块镜平移误差和倾斜误差对拼接望远镜系统远场的影响。分析结果表明, 拼接主镜的平移误差和倾斜误差都影响系统的点扩散函数、斯特列尔比和光学传递函数, 并使远场成像模糊; 其中分块镜倾斜误差会额外引入平移量, 如果补偿掉平移量对望远镜系统的远场性能有很大提高。

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.

为了研究高功率固体激光器光束指向的漂移情况，根据原型装置打靶误差预算中各部分的权重，分析了主放光路输出光束允许的角度漂移误差，即主放输出光束的角漂不超过10．6μrad。实验中选取了其中的一束，主放远场测量系统在37min内共采集到了144发次的远场图像，在MATLAB编程中使用阈值法和重心法处理每帧远场图像，将光束的漂移量在x和y方向上分解，利用均方根的概率统计方法，计算得到了主放输出光束的角度漂移误差，x方向为3．47μrad，y方向为4．09μrad。实验结果表明，主放光路的稳定性达到了设计指标，能够满足打靶要求。