[发明专利]基线伸缩与旋转的合成孔径光学成像试验系统

说明书

本发明公开了一种基线伸缩与旋转的合成孔径光学成像试验系统，包括：目标光源；子孔径，为多组主动式光学反射镜，各子孔径采用分立式结构，每个子孔径设于对应的滑轨上并能够沿滑轨滑动，滑轨沿高精密转台的径向设置；光路折转模块，光程探测模块，倾斜探测模块，第一变阵控制模块，第二变阵控制模块，聚焦透镜和合光成像模块。本发明实现基线旋转和伸缩，依靠子孔径的主动光学系统，通过倾斜探测和光程探测的双闭环回路校正，实时补偿指向偏差和光程偏差，保证光路折转模块发出的光经过聚焦透镜后，实现等相位干涉，为光干涉合成孔径成像理论和光路设计提供验证平台，提高成像系统的精度。

技术领域

本发明属于空间光学成像技术领域，涉及一种空间光学合成孔径成像的地面试验系统，具体涉及一种基线伸缩与旋转的合成孔径光学成像试验系统。

背景技术

合成孔径光学成像是实现高分辨率成像的有效途径，在对地高分辨率成像、军事侦查、天文观测和深空探测等领域具有广泛的应用前景。在空间光学成像领域，为了提高成像系统的角分辨率，一般是通过增加系统孔径，然而系统孔径的增加会受到加工工艺的制约，同时制造成本也会大幅增加，系统加工成本与孔径的2.76次方成正比。此外，对于空间光学观测系统而言，还受到飞行器有效载荷舱体积(系统发射直径一般< 5m)和发射质量的限制。体积和质量过大的光学系统给航天发射也带来的很大的困难。为了克服上述矛盾，一种光学合成孔径成像系统的思想被提了出来，光学合成孔径成像方法采用多个子孔径光学系统获得高分辨率成像效果，子口径光学系统可以是单独的镜片，也可以是独立的光学系统。通过改变子孔径的排布结构，灵活控制光学合成孔径成像系统的光学传递函数，已成为空间光学遥感器和天文望远镜新的发展方向之一。

目前，涉及光学合成孔径成像试验系统采用计算机仿真或静止理想成像仿真。计算机仿真是利用干涉成像的数学模型，进行仿真计算，这种方法仅仅能够验证成像理论与方法，不具备验证实际光路设计和杂散光抑制等环境因素；静止理想成像仿真是利用预置的掩模板模拟成像中的子孔径，从光源发出的光束经过掩模板上的子孔径，在聚焦望远镜像面处相干涉，产生干涉条纹花样，再经显微镜镜头放大后被CCD相机所接收，模拟在理想情况下的点扩散函数强度分布图。这种实验系统不考虑运动的情况，也忽略其它因素对干涉成像的影响。

环境噪声和旋转运动是地面实验系统设计中必须考虑的因素。光学合成孔径成像本质上是从干涉条纹图案中恢复物象信息，要求成像系统中的位置控制精度达到1/10波长量级的精度，例如，对于532nm波长的蓝光而言，成像系统的精度要求为53.2nm，对于如此高的精度要求，在实验室环境下，任何的环境噪声都会对成像结果造成很大的影响。此外，根据合成孔径的成像原理，子孔径是通过不断地旋转运动，最终实现空间UV覆盖，因此，地面实验系统的设计中还需要考虑子孔径的旋转运动。这些是地面实验系统设计中必须考虑到的问题。

发明内容

为了解决上述问题，针对高分辨率分布式合成孔径光学成像的地面验证需求，本发明提供一种基线伸缩与旋转的合成孔径光学成像试验系统，实现基线旋转和伸缩，依靠子孔径的主动光学系统，通过倾斜探测和光程探测的双闭环回路校正，实时补偿指向偏差和光程偏差，保证光路折转模块发出的光经过聚焦透镜后，实现等相位干涉，为光干涉合成孔径成像理论和光路设计提供验证平台，提高成像系统的精度。

本发明所采用的技术方案是，一种基线伸缩与旋转的合成孔径光学成像试验系统，其特征在于，包括：

目标光源，用于产生成像目标发出的光信号；

子孔径，用于接收目标光源发出的光信号，子孔径为多组主动式光学反射镜，各子孔径采用分立式结构，每个子孔径设于对应的滑轨上并能够沿滑轨滑动，滑轨沿高精密转台的径向设置；

光路折转模块，用于将子孔径输出的光线折转为三路，一路进入聚焦透镜，另外两路分别进入光程探测模块和倾斜探测模块；