[发明专利]一种自动相位调节单元及调节方法

说明书

一种自动相位调节单元及调节方法，调节单元包括自共相控制组件和自共相透镜；自共相透镜内部填充有导电液体和非导电液体，自共相透镜受自共相控制组件控制，使自共相透镜内部液体界面发生形变，从而实现相位调整。本发明首次采用基于介电润湿效应的液体透镜实现光线相位有效调制。本发明具备无机械运动部件、自适用性好、响应时间短以及集成性能好的特点。本发明可为拼接子镜共相调整提供一种新手段，应用于分布式合成孔径光学干涉成像系统，可降低系统设计难度，大幅提升成像质量。

技术领域

本发明涉及一种自动相位调节单元及调节方法，是一种通过透镜自身形变，使得通过透镜的光线可以得到有效调整以实现相位可控的新型方法，可为拼接子镜共相调整提供一种新手段，应用于分布式合成孔径光学干涉成像系统，可降低系统设计难度，大幅提升成像质量。

背景技术

高分辨率遥感成像在地物探测、城市测绘、农业森林监测、小型目标探测等方面应用意义巨大，在国家经济发展与国防建设中起到极其重要的辅助作用。在衍射极限条件下，光学遥感器所获取的最小角分辨率为θ＝1.22λ/D(λ为目标辐射波长，D为光学系统口径)，为了提高空间分辨率势必要增大光学系统的口径。但是，系统口径的增大受到材料、工艺、制造成本、质量和有效载荷舱体积等诸多因素的限制。根据经验和统计规律，光学成像系统制造成本与口径的2.76次方成正比，且口径增大给光学加工和检测带来巨大困难。

采用多个小口径子镜组成一定形式的分布式孔径阵列的合成孔径成像技术是解决高分辨率、大口径成像的一项重要技术。为保证分布式合成孔径系统的高分辨率成像，必须实现各子孔径间的光学共相位拼接。因此，子孔径共相位调节问题成为研究重点。

子孔径之间的共相精度决定系统成像质量，子孔径间沿镜面垂直方向的位置误差需要校正到入射光波长的几分之一，通过高精度的微位移调整机构调整子镜位置以实现共相的方法已经取得了广泛应用。如JWST望远镜18块子镜采用由波前探测器与变形镜、子镜三维促动调整机构及次镜六维调整机构构成闭环控制，实现光学主镜在轨共相调整。受温度等因素的影响，在工作过程中子镜之间的共相关系会发生改变，JWST主镜在轨运行后，平均每两个星期需要做一次主镜及光学系统的共相调整。美国Keck望远镜采用电容式位移传感器和螺母丝杆促动器完成子镜共相调整。然而，这类共相调节技术需要给各子镜都配备一套微位移机械调整机构及辅助调整机构，相位调节系统复杂、调相难度大。如何从机械式、复杂、难度大的被动式调整转换为简洁的自动式调整，如何从单个子镜被动调整转换为多个子镜主动调整，以快速实现子镜共相调节是急需解决的问题。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种自动相位调节单元及调节方法，采用具备自共相能力的透镜或透镜阵列分别替代常规透镜或常规透镜阵列，实现非机械式、自动相位调整，降低调相部件复杂程度。采用电压调节相位方式降低机械式调节相位响应时间，增强系统适用性及集成性。

本发明的技术解决方案是：一种自动相位调节单元，包括自共相控制组件和自共相透镜；自共相透镜内部填充有导电液体和非导电液体，自共相透镜受自共相控制组件控制，使自共相透镜内部液体界面发生形变，从而实现相位调整。

所述自共相透镜包括第一导电液体、第二导电液体、非导电液体和透光玻璃；第一导电液体、第二导电液体分别位于非导电液体两侧；透光玻璃位于自共相透镜的两侧；透光玻璃放置在垂直于光轴方向，光线穿过透过玻璃进入或穿出自共相透镜。

还包括位于自共相透镜非通光侧四周最外侧的外形固定层，用于保护并固定自共相透镜的形状。

还包括电绝缘层；电绝缘层位于外形固定层内侧；电绝缘层用于在第一导电液体、第二导电液体通电时，将其与外界电绝缘。

还包括密封层；密封层位于电绝缘层的内侧；密封层用于将第一导电液体、第二导电液体以及非导电液体与外界隔离。