[发明专利]一种基于多波长相位调制的拼接主镜共相误差探测方法

权利要求书

1.一种基于多波长相位调制的拼接主镜共相误差探测方法，其特征在于经扩束镜(2)扩束准直后的多波长输出激光器(1)光波，被反射式拼接主镜(3)聚焦后，再经准直镜(4)准直，准直后的成像光束进入半透半反镜(5)，透射光波经反射式纯相位液晶调制器(6)调制后，经半透半反镜(5)和成像子镜(7)进入CCD探测器(8)，CCD探测器(8)采集经空间相位调制后的标定光源图像，用于解算拼接主镜间的共相误差，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拼接望远镜成像系统的像面上，对拼接主镜的某一特定子镜进行相位调制，依次给其加上φ₁,φ₂,···,φ_k,···φ_M的相位调制，其中：

φ_k＝2π*(k-1)/M (1)

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,···,PSF_k,···,PSF_M；

(3)通过一个计算过程得到各个子镜在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,···,OTF_k,···,OTF_M；

2)将到的一组光学传递函数分别乘上相移φ₁,φ₂,···,φ_k,···φ_M后相加再取算术平均，得到C(P)：

式中，n具有一般性，可以是任意拼接镜的任意一块子镜，Δ_n为第n块子镜的相移误差，B_r为被调制的光瞳，B_n为第n块子镜的光瞳函数，N为拼接主镜的子镜数量；

3)在式(1)两侧均乘上第n块子镜的光瞳函数B_n，得到：

C(P)B_n＝exp(ikΔ_n)B_n (3)

4)由表达式左侧分解为实部与虚部之和，进而可以得到：

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块子镜在点光源波长为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块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λ_s：

λ_s＝(a/λ₁-b/λ₂+c/λ₃)^-1 (6)

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。

2.根据权利要求1所述的基于多波长相位调制的拼接主镜共相误差探测方法，其特征在于：通过引入多个波长来测得不同波长下的部分相位差，将多个部分相位差进行处理得到完整共相误差，可以同时保证大的共相误差测量范围和高的测量精度。

3.根据权利要求1或2所述的基于多波长相位调制的拼接主镜共相误差探测的方法，其特征在于：点光源所采用的各个波长λ₁、λ₂、λ₃的值可改变，也可以采取四个或者更多波长进行调制，该方法所能测得的共相误差范围与所采用的成像波段有关。