СПОСОБ ФАЗИРОВАНИЯ МНОГОАПЕРТУРНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Российский патент 1995 года по МПК G03B23/00 

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

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ фазирования многоапертурной оптической системы, основанный на регистрации суммарного изображения источника светового излучения, измерении энергии автокорреляции изображения и изменении разностей хода субпучков до достижения максимального значения измеряемой энергии.

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

Технической задачей изобретения является повышение точности за счет увеличения отношения сигнал-шум.

Для этого в способе фазирования многоапертурной оптической системы, основанном на регистрации принятого интерференционного изображения, определении его видности и компенсации по результатам ее анализа разности хода между оптическими пучками от субапертур системы, перед регистрацией интерференционного изображения осуществляют предварительное фазирование системы, после регистрации и определения видности интерференционного изображения изменяют расстояние разноса оптических пучков от субапертур системы в фокусирующей плоскости на величину Δl=λ²/4Δλ˙β, где Δλ- ширина спектрального диапазона; β- угловое положение источника излучения относительно оптической оси системы, осуществляют повторные регистрацию интерференционного изображения и определение его видности, сравнивают распределение видности в зарегистрированных изображениях и, компенсируя разности хода между оптическими пучками от субапертур системы, достигают состояния полной сфазированности оптической системы.

На чертеже представлена структурная схема реализации способа.

На чертеже показаны принимаемое световое излучение 1; телескопическая приемная система 2, блок 3 сменных светофильтров, устройства 4 изменения разностей хода, процессор 5, определяющий величину вносимой поправки, система плоских зеркал 6, фокусирующая линза 7, устройство 8 измерения распределения видности в интерференционной картине, устройство 9 формирования отношения значений видности, устройство 10 определения разности хода, блок 11 управления устройствами разности хода.

Двумя телескопическими системами 2, соответствующими субапертурам системы, принимают световое излучение 1 от наблюдаемого объекта. Предварительно фазируют многоапертурнуюу оптическую систему с точностью ΔS_n, обеспечиваемой способом грубого фазирования. Каждый световой субпоток пропускается через блок 3 сменных светофильтров с полосой пропускания Δλ, определяемой условиями работы. Далее световые потоки пропускают через устройства 4 изменения разностей хода и при помощи системы плоских зеркал 6 и фокусирующей линзы 7 суммируют в фокусирующей плоскости устройства 8, с помощью которого определяют распределение видности интерференционной картины, которое запоминается в устройстве 9 формирования отношения значений видности. После этого посредством изменения ориентации плоских зеркал 6 вводится изменение расстояния разноса оптических пучков от субапертур системы в фокусирующей плоскости.

Величина вносимой поправки определяется процессором 5. Затем аналогичным образом производится повторная регистрация изображения и определение распределения видности интерференционной картины. Получившееся при этом максимальное значение видности сравнивается с максимальным значением видности предыдущего изображения, т.е. формируется их отношение, по которому устройством 10 определения разности хода находят необходимую для компенсации величину разности хода и компенсируют ее устройствами 4 изменения разности хода по командам из блока 11 управления.

Случаю максимальной видности соответствует выполнение условия ΔS /F т. е. фазирование системы. В данном случае ширина интерференционной картины может быть существенно ограничена до пределов, позволяющих лишь оценить ее видность, что при современном развитии приемных устройств позволяет ограничиться несколькими полосами.

Разумным пределом можно считать случай, когда ширина интерференционной картины занимает ≈1/4 часть от изображения.

В описываемом способе допуск на смешение картины составит Δх λ/4 D. Тогда и ширину спектрального диапазона Δλ можно увеличить в 4 раза. Ширину диапазона определяют следующим выражением: Δλ=2λ²/ΔS_o.

Технический результат от использования способа заключается в повышении точности фазирования за счет повышения отношения сигнал-шум в формируемых изображениях за счет расширения используемого при фазировании спектрального диапазона.

Степень повышения точности фазирования прямо пропорциональна степени повышения отношения степень-шум. Степень повышения отношения степень-шум оценивается следующей формулой: где Δλ и Δλ_np спектральные диапазоны. Повышение точности фазирования составит 2-4 раза.

Использование: в оптическом приборостроении. Сущность изобретения: двумя телескопическими системами 2, соответствующими субапертурам системы, принимают световое излучение 1 от наблюдаемого объекта. Каждый световой сублоток пропускают через блок 3 сменных светофильтров. Далее световые потоки пропускают через устройство 4 изменения разностей хода и при помощи системы плоских зеркал 6 и фокусирующей линзы 7 суммируют в фокусирующей плоскости устройства 8 измерения распределения видности. Посредством изменения ориентации плоских зеркал 6 вводится изменение расстояния разноса оптических пучков от субапертур системы в фокусирующей плоскости. 1 ил.

СПОСОБ ФАЗИРОВАНИЯ МНОГОАПЕРТУРНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ, основанный на регистрации принятого интерференционного изображения, определении его видности и компенсации по результатам ее анализа разности хода между оптическими пучками от субапертур системы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет увеличения отношения сигнал-шум, перед регистрацией интерференционного изображения осуществляют предварительное фазирование системы, после регистрации и определения видности интерференционного изображения изменяют расстояние разноса оптических пучков от субапертур системы в фокусирующей плоскости на величину
Δl = λ²/4Δλβ,
где Δλ -ширина спектрального диапазона;
b угловое положение источника излучения относительно оптической оси системы,
осуществляют повторные регистрацию интерференционного изображения и определение его видности, сравнивают распределение видности в зарегистрированных изображениях и, компенсируя разности хода между оптическими пучками от субапертур системы, достигают состояния полной сфазированности оптической системы.