Способ фазирования наземной многоапертурной системы

 

Использование: в оптическом приборостроении, в частности в наземной астрономии для построения когерентных систем из телескопов. Сущность изобретения: в способе фазирования наземной многоапертурной системы, заключающемся в короткоэкспозиционной регистрации распределения интенсивности суммы сфокусированных пучков светового излучения и изменении относительной разности хода между ними, после фокусировки и суммирования последовательно осуществляют коротко-экспозиционную регистрацию N распределений, формируют автокорреляцию каждого распределения, накапливают N сформированных автокорелляций, выделяют в полученную при накоплении автокорелляции область, соизмеримую с пространственным элементом разрешения системы с максимальным значением энергии, и изменяют относительные разности хода пучков светового излучения до достижения максимального значения энергии выделенной области. 1 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, причем, предпочтительным является его использование в наземной астрономии для построения когерентных систем из телескопов.

Наиболее близким по технической сущности решением (прототипом) является способ фазирования наземной многоапертурной системы, заключающийся в короткоэкспозиционной регистрации распределения интенсивности суммы сфокусированных пучков светового излучения и изменении относительной разности хода между ними.

Основным недостатком этого способа является его пониженная точность, обусловленная малым значением отношения сигнал-шум.

В наземной многоапертурной системе существуют два источника ее несфазированности. Первым из них является разъюстировка самой многоапертурной системы (ее субапертур и других элементов), приводящая к появлению детерминированных разностей хода. Вторым является турбулентная атмосфера, искажающая фазу поля светового излучения и приводящая к появлению случайных, меняющихся во времени разностей хода (разностей постоянных по плоскостям субапертур составляющих субраспределений атмосферных фазовых искажений). Так как в прототипе не осуществляют разделение этих двух различных по своей природе компонент разностей хода, то процесс фазирования многоапертурной системы данным способом ограничен по времени интервалом "замороженности" атмосферы (10^-2 сек), что приводит к понижению энергии регистрируемого распределения интенсивности суммы сфокусированных пучков светового излучения, к понижению отношения сигнал-шум в процессе фазирования и тем самым, к понижению точности фазирования.

Следует также отметить и два других недостатка прототипа, связанных по своей природе с вышерассмотренными. Первый это необходимость осуществления всего процесса фазирования за короткий промежуток времени (10^-2 сек), что налагает очень высокие технические требования на скорость работы устройства, реализующего данный способ (в противном случае устройство не успеет отработать весь цикл подстройки до момента изменения разности хода).

Второй недостаток связан с непрерывным характером изменения атмосферных разностей хода и заключается в необходимости непрерывного режима фазирования. Однако, в наземных многоапертурных системах при решении ряда задач предпочтительным является следующий режим фазирования: компенсация детерминированных (обусловленных самой системой) разностей хода и поддержание системы в данном состоянии. Это приводит к необходимости выделения только детерминированной компоненты в "мгновенных" значениях разностей хода. Прототип не позволяет решить эту задачу.

Целью изобретения является повышение точности фазирования наземной многоапертурной системы. Следует заметить, что эту цель достигают при одновременном устранении и двух других вышеназванных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что после фокусировки и суммирования пучков светового излучения последовательно осуществляют коротко-экспозиционную регистрацию V распределений интенсивности сумы сфокусированных пучков светового излучения, формируют автокорреляцию каждого зарегистрированного распределения интенсивности, накапливают N сформированных автокорреляций, выделяют в полученной при накоплении автокорреляции область, соизмеримую с пространственным элементом разрешения системы с максимальным значением энергии, и изменяют относительные разности хода пучков светового излучения до достижения максимального значения энергии выделенной области автокорреляции в процессе фазирования системы.

На чертеже представлена возможная схема реализации предложенного способа.

Здесь 1 принимаемое световое излучение, 2 телескопическая система, 3 устройство изменения разностей хода, 4 система плоских зеркал, 5 линза, с помощью которой осуществляют фокусировку и суммирование пучков светового излучения, 6 квадратичный детектор, 7 коррелятор, 8 накопитель, 9 устройство выделения области с максимальным значением энергии автокорреляции, состоящее из трех блоков: блока разделения автокорреляции на области, соизмеримые с пространственным элементом разрешения системы, блока измерения энергии в каждой области, блока анализа и выделения области с максимальным значением энергии, 10 блок управления устройствами изменения разности хода 3.

Устройство работает следующим образом.

Осуществляя короткоэкспозиционную регистрацию N распределений интенсивности суммы сфокусированных пучков светового излучения (с временным интервалом, равным времени "замороженности" атмосферы). Оптическим коррелятором 7 формируют автокорреляцию каждого зарегистрированного распределения интенсивности, накапливают N сформированных автокорреляций в устройстве 8, выделяют устройством 9 область автокорреляции, соизмеримую с пространственным элементом разрешения многоапертурной системы с максимальной энергией, и с помощью блока управления 10 устройствами 3, изменяют относительные разности хода пучков светового излучения до достижения максимального значения энергии выделенной области автокорреляции, достигая при этом сфазированности системы.

Эффект от использования предложенного способа фазирования наземной многоапертурной системы по сравнению с прототипом заключается в повышении точности фазирования, обусловленной повышением отношения сигнал-шум при фазировании системы.

Так как в прототипе время регистрации распределения интенсивности суммы сфокусированных пучков равно времени "замороженности" атмосферы, деленному на необходимое число циклов подстройки (не менее 10), а в предложенном способе совпадает с временем "замороженности" атмосферы, то точность фазирования. достигаемая при использовании предложенного способа по крайней мере в 3 раза превышает точность прототипа.

Формула изобретения

СПОСОБ ФАЗИРОВАНИЯ НАЗЕМНОЙ МНОГОАПЕРТУРНОЙ СИСТЕМЫ, заключающийся в короткоэкспозиционной регистрации распределения интенсивности суммы сфокусированных пучков светового излучения и изменении относительной разности хода между ними, отличающийся тем, что, с целью повышения точности фазирования, после фокусировки и суммирования пучков светового излучения последовательно осуществляют короткоэкспозиционную регистрацию N распределений интенсивности суммы сфокусированных пучков светового излучения, формируют автокорреляцию каждого зарегистрированного распределения интенсивности, накапливают N сформированных автокорреляций, выделяют в полученной при накоплении автокорреляции область, соизмеримую с пространственным элементом разрешения системы с максимальным значением энергии, и изменяют относительные разности хода пучков светового излучения до достижения максимального значения энергии выделенной области автокорреляции в процессе фазирования системы.