Способ фазирования многоапертурной оптической системы

 

Использование: в оптическом приборосроении, в частности в астрономии для построения когерентных систем из телескопов. Сущность изобретения: в способе фазирования многоапертурной оптической системы, основанном на приеме интерференционного изображения источника светового излучения и компенсации по результатам анализа разности хода между оптическими пучками от субапертур системы, определяют ΔS_o начальное значение разности хода оптических пучков, регистрируют интерференционное изображение в спектральном диапазоне шириной где λ средняя длина волны светового излучения, определяют распределение кантраста интерференционной картины, по нему определяют распределение видности интерференционного изображения, формируют значения отношения видности в различных участках, определяют по сформированному отношению значение разности хода оптических пучков субапертур системы и осуществляют ее компенсацию. 1 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в астрономии для построения когерентных систем из телескопов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ фазирования многоапертурной оптической системы, основанный на приеме регистрируемого интерференционного изображения источника светового излучения и компенсации по результатам анализа разности хода между оптическими пучками от субапертур системы.

Основными недостатками этого способа являются пониженная точность, связанная с реализацией в нем процесса перебора с конечным шагом, и большое время фазирования, обусловленное необходимостью последовательной регистрации, накопления и обработки N распределений интенсивности суммы сфокусированных пучков светового излучения.

В основе способа фазирования по прототипу лежит операция нахождения и максимизации функции разности, опреде- ляемой по регистрируемому изображению.

Однако в процессе максимизации существует вероятность попадания в точку локального максимума, что приводит к неполному фазированию системы, кроме того, по мере приближения к точке максимума чувствительность к изменению подстраиваемой разности хода резко падает, что также приводит к неполному фазированию системы.

Целью изобретения является повышение точности фазирования.

Цель достигается тем, что вначале осуществляют предварительное (грубое) фазирование системы, используя имеющиеся в настоящее время способы (например, один из вышеназванных), т.е. определяют ΔS_o начальное значение разности хода оптических пучков от отдельных субапертур системы, регистрируют интерференционное изображение в спектральном диапазоне шириной Δλ ≅ · , где λ средняя длина волны светового излучения, определяют распределение контраста интерференционной картины в изображении, определяют по нему распределение видности интерференционного изображения, формируют значение отношений видности в различных участках интерференционного изображения, определяют по сформированному отношению значение разности хода оптических пучков субапертур системы и осуществляют ее компенсацию.

На чертеже представлена возможная схема осуществления предлагаемого способа.

На чертеже позициями обозначены: принимаемое световое излучение 1, телескопическая система 2, блок 3 сменных светофильтров, устройства 4 изменения разностей хода, система плоских зеркал 5, линза 6, с помощью которой осуществляют фокусировку и суммирование пучков светового излучения, устройство 7 измерения распределения контраста в интерференционной картине, устройство 8 измерения распределения видности в интерференционной картине, устройство 9 формирования отношения значений видности, устройство 10 определения разности хода, блок 11 управления устройствами изменения разности хода.

Способ осуществляют следующим образом.

Двумя телескопическими системами 2, соответствующими субапертурам системы, принимают световое излучение 1. Предварительно фазируют МАС (например, первым из упомянутых способов) с точностью ΔS_o, обеспечиваемой выбранным способом грубого фазирования. Каждый световой субпоток пропускается через блок 3 сменных светофильтров с полосой пропускания Δλ ≅ · . Далее световые потоки пропускают через устройства 4 изменения разностей хода и при помощи системы плоских зеркал 5 и фокусирующей линзы 6 суммируют в регистрирующей плоскости устройства 7, с помощью которого измеряют распределение контраста в интерференционной картине. Устройством 8 измерения распределения точности по измеренному контрасту определяют значения видности в различных точках интерференционного изображения и устройством 9 формируют значение отношения видности, по которому устройством 10 находят необходимую для компенсации величину разности хода, и компенсируют ее устройствами 4 изменения разности хода по командам с блока 11 управления.

Эффект от использования предлагаемого способа заключается в повышении точности фазирования при одновременном ускорении процесса фазирования.

Авторами было проведено машинное моделирование процессов фазирования многоапертурной системы по прототипу и предлагаемому способу для конкретной системы интерферометра Майкельсона с параметрами: базовая длина 6 м, диаметр главных зеркал 30 см, средняя длина волны принимаемого светового излучения 5000 мкм, ширина спектрального диапазона 1000 мкм. Для прототипа было получено значение точности фазирования 1,1, а для предлагаемого способа 0,2 λ. Таким образом, повышение точности в фазировании системы составило 5,5 раза.

В прототипе для осуществления процесса фазирования системы необходимо провести не менее 10-20 регистраций интерференционного изображения (циклов), в то время как в предлагаемом способе достаточно всего двух регистраций. Таким образом, выигрыш в ускорении процесса фазирования системы составляет 5-10 раз.

Формула изобретения

СПОСОБ ФАЗИРОВАНИЯ МНОГОАПЕРТУРНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ, основанный на приеме регистрируемого интерференционного изображения источника светового излучения и компенсации по результатам анализа разности хода между оптическими пучками от субапертур системы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности фазирования, определяют ΔS_o начальное значение разности хода оптических пучков от субапертур системы, регистрируют интерференционное изображение в спектральном диапазоне шириной где λ средняя длина волны светового излучения, определяют распределение контраста интерференционной картины в изображении, определяют по нему распределение видности интерференционного изображения, формируют значения отношения видности в различных участках интерференционного изображения, определяют по сформированному отношению значение разности хода оптических пучков субапертур системы и осуществляют ее компенсацию.

РИСУНКИ

Рисунок 1