光学综合孔径干涉成像的关键技术及多光束干涉仿真
多光束干涉技术与全息成像
多光束干涉技术与全息成像近年来，随着科技的不断发展，多光束干涉技术和全息成像成为了研究热点。
这两项技术的发展不仅在科学研究领域有着重要的应用，同时也在工业、医学等领域发挥着重要的作用。
本文将分别介绍多光束干涉技术和全息成像的原理和应用。
多光束干涉技术是一种利用多束光波相互干涉的技术。
它的原理是通过将多束光波进行叠加，形成干涉图样，从而得到目标物体的信息。
多光束干涉技术的应用十分广泛，其中最重要的应用之一是光学显微镜。
传统的显微镜只能观察到目标物体的表面形态，而多光束干涉技术可以通过干涉图样获取到目标物体的三维形态信息。
这种技术的发展使得科学家们能够更加深入地研究微观世界。
除了在科学研究领域的应用外，多光束干涉技术还在工业领域有着广泛的应用。
例如，在半导体制造过程中，多光束干涉技术可以用于检测芯片表面的缺陷。
传统的检测方法往往需要将芯片放大数百倍才能观察到缺陷，而多光束干涉技术可以通过干涉图样直接检测到缺陷的存在，大大提高了检测效率。
全息成像是一种利用光的干涉原理来记录和再现物体的全息图像的技术。
全息成像的原理是将物体的信息记录在光的干涉图样中，然后通过光的再次干涉来恢复出物体的图像。
与传统的摄影技术相比，全息成像可以记录下物体的全部信息，包括形状、大小、颜色等，而不仅仅是表面形态。
这使得全息成像在三维显示、虚拟现实等领域有着广泛的应用。
全息成像的应用不仅局限于科学研究领域，还在医学领域有着重要的应用。
例如，全息成像技术可以用于医学影像的重建。
传统的医学影像技术往往只能提供二维的图像信息，而全息成像技术可以提供三维的图像信息，这对于医生们来说是非常重要的。
通过全息成像技术，医生们可以更加准确地判断病变的位置和形态，从而为患者提供更好的治疗方案。
总之，多光束干涉技术和全息成像是两项在科学研究、工业和医学等领域有着重要应用的技术。
它们的发展不仅丰富了人们对于光学现象的认识，同时也为各个领域的发展带来了新的机遇和挑战。
光学合成孔径成像技术简介
光学合成孔径成像技术简介 机械电子工程 201028013919088 李 鹏一.光学合成孔径成像的研究意义高分辨率目标成像对航天遥感和军事应用有着重要意义,根据波动光学理论,传统光学成像系统角分辨率为[1]：1.22/D θλ=分辨率受波长和光学系统口径的限制。
对于一定的工作波段,若要提高系统的角分辨率，则只能增大系统口径。
而在实际应用中很多因素限制了系统孔径的增大。
高分辨率成像需要长焦距、大口径光学系统，但其成本高、材料制备困难、制造技术难度大，这些因素制约着大口径光学系统的发展。
于上世纪70年代提出的多孔径成像技术为提高分辨率提供了新的方法。
如何用小口径系统来达到单个大望远镜的分辨本领，就是多孔径成像的目的。
与传统的光学系统相比，多孔径成像技术具有如下特征和优点[2]：①降低了光学元件的加工制造难度；②光学元件体积小，重量轻，系统可以设计成为折叠式，有利于减小发射体积和重量，节约发射费用；③系统设计和组装灵活多变，特别适用于各种空间光学系统。
为了提高成像系统的分辨率，光学多孔径成像技术从无到有，逐步发展壮大，可以肯定地说，随着技术的发展，多孔径成像技术将被应用到更多的成像领域。
二. 光学合成孔径成像原理1.光学成像原理分类[3]光学成像原理可分为三大类，一类是几何光学、像差理论成像原理，通常的光学系统设计按此理论基础进行的；一类是衍射成像原理，它以波动光学的衍射理论为基础，结合通信理论中线性系统的方法，把成像系统视为空不变的线性系统，成像系统的特性用相干传递函数(相干照明)或光学传递函数(非相干照明)来描述，衍射成像原理在像质定量评价和成像系统分辨率的研究以及实现高分辨率成像等方面起了重要的作用；另一类成像理论是干涉成像原理，它认为成像过程本质上是干涉过程，像面上任何一点的光扰动必然是出瞳上各点光扰动贡献的叠加，干涉成像原理以光场的部分相干性为基点。
这是实践中普遍存在的光场，部分相干性的成像特性有着不可忽视的影响。
光学综合孔径干涉成像技术
理论 基 础 进行 的 ； 类是 衍 射成像 原 理 ， 以波 动 一 它 光学 的衍 射 理 论 为 基 础 ， 合 通 信 理 论 中线 性 系 结 统 的方 法 ， 成像 系统 视 为空 不 变 的线 性 系统 ， 把 成 像 系统 的 特性 用 相干 传递 函数 （ 相干 照 明 ） 光 学 或
涉 成像技术 的应用 。 关 键 词 ： 干 涉 ；光 学 综 合 孔 径 ；图 像 重 构 ；闭合 相 位 ；Ｕ Ｖ 覆 盖 光 ．
中图分类 号 ：４ ６１ ０ ３ ．
文献标识码 ： Ａ
论 光 学综 合孔 径 干涉 成 像 技术 在 天文 学 和空 间碎
１ 引 言
光学 成 像 原 理 可 分 为三 大 类 ， 类 是 几 何 光 一 学、 像差 理 论 成像 原理 ， 常 的光 学 系统设 计 按 此 通
维普资讯
第 １ 卷 第 ５ ０ 期
２ ００２年 １０月
光学
精 密 工 程
Ｖ ｏ ． ０ Ｎｏ． １１ ５
Ｏ ｐ ｉｓａ ｅ ｉｉｎ Ｅｎ ｎ ｅ ｉ ｇ ｔｃ ｎｄ Ｐｒ ｃｓｏ ｇｉｅ ｒｎ
Ｏｃ ｔ．
２ ００２
文章编 号
１ ０ — ２ Ｘ（ ０ ２ ０ ． ４ ４０ ０ ４９ ４ ２ ０ ） ５０ ３ — ９
光 学 综 合 孔 径 干 涉 成 像 技 术
王海涛， 周必方
（ 国家天文台 南京天文光学技术研究所 ， 江苏 南京 ２ ０ ４ ） １ ０２
摘 要 ： 合 相 位 技 术 、 ｖ 覆 盖 技 术 和 像 重 构 技 术 是 光 学 综 合 孔 径 干涉 成 像 的 三 个 关 键 技 术 。 文 中 详 细 闭 ｕ．
传递 函数 （ 非相 干 照 明 ） 描 述 ， 射 成 像 原 理 在 来 衍
多光束干涉实验
多光束干涉实验一、实验目的和内容1、观察多光束干涉现象，掌握多光束干涉的原理2、了解激光的频谱结构，掌握扫描干涉仪的使用方法以及测定其性能指标的实验技能3、测量并计算平行平面干涉仪的腔长、自由光谱区以及精细常数4、用平行平面扫描干涉仪对He-Ne 激光器进行模式分析二、实验原理1、多光束干涉F —P 干涉仪是一种基于分振幅干涉原理实现不等强度多光束干涉，产生细锐条纹的典型仪器。
干涉仪主要是由两块平行放置的平面板所组成。
在两个板相向的平面上镀有薄银膜或其它反射率较高的薄膜。
如果两个平行的镀膜面之间的间隔固定不变，则该仪器称为F —P 标准具。
如果两个平行的薄膜面之间的间隔可以改变，则该仪器称为F —P干涉仪。
上图表示的是一束入射角为1i （折射角为2i ）的光束的多次反射和透射。
形成振幅依次递减的相干光。
这些透射光束都是相互平行的，如果一起通过透镜，则在焦平面上形成干涉条纹。
每相邻的两束光在到达透镜的焦平面上的同一点，彼此的光程差都相等 为：2=2n h c o s i δ由此引起的位相差2=2/=4n h c o s i /πδλπλΦ 由计算可以得出透射的光强为:224sin (/2)1(1)t I I R R =Φ+-0I 为入射光强。
R 为镜子的反射率。
同一入射角的入射光经F—P干涉仪的透镜会聚后，都位于透镜的焦平面的同一个圆周上，以不同入射角入射的光，就形成同心圆形的等倾干涉条纹。
镀膜面的反射率越大，干涉条纹越清晰明锐，这是F—P干涉仪比迈克耳逊干涉仪的最大优点。
F—P干涉仪的两相邻透射光的光程差的表达式和迈克耳逊干涉仪完全相同，这决定了这两种圆条纹的间距，径向分布等很相似。
只不过F—P干涉仪是振幅急剧递减的多光束干涉，后，而迈克耳逊干涉仪是等振幅的双光束干涉，这一差别使得F—P干涉仪的条纹及其细锐。
F—P干涉仪和标准具所产生的干涉干涉条纹十分清晰明锐的特点，使其成为研究光谱线超精细结构的有力工具。
多光束干涉技术在光学检测中的应用
多光束干涉技术在光学检测中的应用光学检测是一种利用光的性质进行物体检测和测量的技术。
随着科技的发展，多光束干涉技术逐渐成为光学检测中的重要手段。
本文将探讨多光束干涉技术在光学检测中的应用，包括干涉仪的原理、多光束干涉技术在表面形貌检测、薄膜厚度测量和光学相位成像等方面的应用。
干涉仪是多光束干涉技术的核心设备之一。
它通过将光束分为两束，使它们在空间中相互干涉，从而实现对物体的检测和测量。
干涉仪的原理是基于光的波动性，当两束光在空间中相遇时，它们会产生干涉现象。
干涉仪可以通过测量干涉光的强度、相位等参数，来获取物体的信息。
多光束干涉技术通过引入更多的光束，可以增加测量的信息量，提高检测的精度和灵敏度。
在表面形貌检测方面，多光束干涉技术可以用于测量物体的表面形状、粗糙度等参数。
通过引入多个光束，可以同时获取物体不同位置的信息，从而实现对整个表面的快速扫描。
这种技术在制造业中的应用非常广泛，可以用于检测零件的平整度、平行度等参数，提高产品的质量和一致性。
薄膜厚度测量是多光束干涉技术的另一个重要应用领域。
在光学薄膜的制备过程中，薄膜的厚度是一个关键参数。
通过利用干涉仪的原理，可以测量薄膜的厚度，并实现对薄膜制备过程的控制。
多光束干涉技术可以同时测量多个位置的薄膜厚度，提高测量的效率和精度。
这对于光学器件的制造和应用具有重要意义。
光学相位成像是多光束干涉技术的一种高级应用。
传统的光学显微镜只能观察样品的表面形貌，无法获取样品内部的信息。
而光学相位成像技术可以通过测量光的相位差，实现对样品内部结构的观测。
多光束干涉技术可以引入多个光束，提高成像的分辨率和深度。
这种技术在生物医学领域的应用非常广泛，可以用于细胞观测、组织成像等方面。
总之，多光束干涉技术在光学检测中具有广泛的应用前景。
它可以通过引入多个光束，提高检测的精度和灵敏度，实现对物体表面形貌、薄膜厚度和光学相位等参数的测量。
随着科技的进步，多光束干涉技术将在更多领域发挥重要作用，推动光学检测技术的发展。
天文光干涉与光学综合孔径图像重构技术研究
3 N
3 N
3 N 1
闭合相位测量技术
• 1、复平面双光谱求均值：双光谱的振幅等 于构成一个闭合三角形的三条基线的可见 度振幅相乘,其相位正好等于闭合相位，由 于噪声影响需要对双光谱取均值。
2、孔径掩摸法：三个孔径的掩模板实验,则像平
面上得到的三组干涉条纹,对干涉能量谱进行测量 可以提取出三组干涉条纹的空间频率。再对经过 这个三孔径的掩模板后的图像进行傅立叶变换,将 频谱图上对应于刚求得的三个空间频率点的傅立 叶的相位相加,结果即为闭合相位。
B
由于有些像素点接近零，所以I’修正为 I ' MAX I , rI r最优化取值0.5 ，且由于噪声因 之不易确定，将 J ' 用 H B2 0 素， 代替，且 1.3 H /
i i i
2 B
• 新的图像重构方案:用最大熵法解决相位恢 复问题,同时加上Clean算法作为消卷积算法 来实现图像重构。此算法还正处在研究阶 段。
图像重构算法研究
根据范西特一泽尼克定理,天体亮度分布I(x,y) 与可见度函数之间是傅立叶变换对的关系, 即 由于干涉仪阵对VU平面 不能实现完全采样,从而对测得的可见度函 数作傅立叶逆变换得到的不是真实亮度分 布I(x,y),而是 称之为 “脏”图,需要对“脏”图d进行消卷积。
I(x, y) V (u, v) exp[i 2 (ux vy)]dxdy
改变uv覆盖（空间频率覆盖）：增加望 远镜的孔径数目；在望远镜数目不变的 情况下,改变望远镜阵的几何排列,即望远 镜阵中望远镜相对位置的变化
• 非即时VU覆盖：通过子孔径位置的变化或 基线旋转的方法来满足全覆盖或满足图像 重构的UV抽样，缺点是时间长，分辨率低 即时VU覆盖：斐索干涉仪式的综合孔径望 远镜系统，所有的UV测量同时进行,并在整 个VU测量范围不允许存在间隙。 孔径阵列排列的优化：加权因子评价法，嫡 评价法
多光束干涉的实验验证与应用
多光束干涉的实验验证与应用多光束干涉是一种光学现象，它是指当两个或多个光束相互交叠时产生的干涉现象。
这种干涉现象广泛应用于实验验证和科学研究中，例如测量光的波长、验证光的干涉性质以及研究光的传播特性等。
下面将介绍一种多光束干涉的实验验证与应用。
实验方法：实验需要的器材有一个激光器、一块分束板、展光透镜、空物投影仪和一块屏幕。
首先将激光器放置在适当的位置，使其发出的光束通过半反射的分束板。
分束板上的一部分光经过反射板后通过透镜展宽，形成一束展宽光束；另一部分光经过透镜展宽后形成另一束展宽光束。
这两束光经过一定的路径延迟后重新相遇，最后在屏幕上产生干涉条纹。
实验结果与分析：在实验中，我们可以观察到屏幕上出现了一系列明暗相间的干涉条纹。
这些条纹是由于两束光的相位差引起的，相位差的大小决定着干涉条纹的亮暗程度。
当两束光的相位差为整数倍的波长时，会出现明条纹；而当相位差为半整数倍的波长时，会出现暗条纹。
在实验中，我们可以通过改变透镜与分束板之间的距离，控制两束光的光程差，从而改变干涉条纹的条数或密度。
当透镜与分束板的距离增加时，光程差也随之增加，条纹的条数或密度也会相应增加。
这样可以验证光的干涉性质，即干涉条纹的条数或密度与光程差有关。
应用：多光束干涉实验有着广泛的应用。
首先，多光束干涉可以用于测量光的波长。
通过改变两束光的光程差，我们可以观察到干涉条纹的变化，进而计算出光的波长。
这在光学研究中有着重要的意义。
另外，多光束干涉还可以用于研究光的传播特性。
通过观察干涉条纹的形态和变化，我们可以了解到光的传播路径和传播速度等信息。
这对于研究光的性质和光传输技术的发展具有重要的意义。
此外，多光束干涉还可以应用于光学测量和显微领域。
通过干涉条纹的变化，我们可以测量物体的形状和表面的偏差等参数。
这在工业生产和科学研究中都有广泛的应用。
总结：多光束干涉是一种重要的光学现象，通过实验验证和应用可以帮助我们深入了解光的性质、传播特性和测量方法。
多光束干涉技术在光学制造中的应用
多光束干涉技术在光学制造中的应用光学制造是一门非常重要的科学技术，它在现代工业生产中扮演着至关重要的角色。
而多光束干涉技术作为一种先进的光学制造技术，正逐渐被广泛应用于光学器件的制造和加工过程中。
本文将探讨多光束干涉技术在光学制造中的应用，并讨论其优势和发展前景。
多光束干涉技术是一种利用多束光的干涉效应来实现高精度加工的技术。
它可以通过调整光束的相位和幅度，控制光的干涉图样，从而实现对光学器件的加工和制造。
与传统的单光束加工技术相比，多光束干涉技术具有以下几个优势。
首先，多光束干涉技术可以实现高精度的加工。
通过合理设计和控制多个光束的干涉图样，可以实现对光学器件的微米甚至亚微米级加工。
这对于一些高精度的光学器件，如光学透镜、光纤等的制造非常重要。
其次，多光束干涉技术具有高效率的特点。
由于多个光束可以同时进行加工，因此可以大大提高加工效率。
这对于工业生产中的大批量生产非常有利，可以大幅度缩短加工周期，提高生产效率。
另外，多光束干涉技术还可以实现多功能加工。
通过调整光束的相位和幅度，可以实现不同的加工效果。
例如，可以实现光学器件的表面形貌调控、表面纹理加工等。
这为光学器件的多功能应用提供了可能。
多光束干涉技术在光学制造中的应用非常广泛。
首先，在光学透镜的制造中，多光束干涉技术可以实现透镜的表面形貌调控，从而提高透镜的光学性能。
其次，在光纤的制造中，多光束干涉技术可以实现光纤的纹理加工，从而提高光纤的传输效率。
此外，多光束干涉技术还可以应用于光学薄膜的制备、光学元件的加工等领域。
虽然多光束干涉技术在光学制造中具有广泛的应用前景，但目前仍面临一些技术挑战和难题。
首先，多光束干涉技术的加工精度和稳定性需要进一步提高。
其次，多光束干涉技术的设备和工艺还需要不断创新和改进，以满足不同光学器件的制造需求。
此外，多光束干涉技术在大规模工业化生产中的应用还需要进一步研究和探索。
综上所述，多光束干涉技术作为一种先进的光学制造技术，具有高精度、高效率和多功能加工的优势。
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紫 金
山 天
文
台
台 刊
２ ２卷
从两者 的模拟结果基本一致 来看 ， 我们有关 光学综 合孔径 多光束干涉 的理论是 正确 的。下一步 的工作是在上述模拟 工作 和前 述光学综 合孔径 干涉成像技 术的基础 上 ， 做成 图的研究工作 ， 最终得到可用于实际观测 的光学综合孔 径望远镜阵方案。
２２ 一ｖ 覆盖技术 ． ｕ
ｕｖ 一 覆盖是光学综合孔径阵对观测源在光学波段上空间 频率信息的抽样情况， 光干
涉仪阵中的基线 愈长， 探测到的频率愈高 ， 基线愈短则探测到的频率就 愈低。对 于一个有
ｎ 个孔径的干涉阵来说， 认２ 有 条基线， １ 对应 ＿ ） Ｖ平面中有 Ｃ 产个点。如果一次观测满足
Ｉ期
王海涛 等： 光学综合孔径 Ｉ ． － 涉成像的关键技术及 多光束 干涉仿真
…
ａ ｅｆｒｇａ ｗｉ ２ ｅ ｕｅ ｒｍ ｔ ４ ｅ ｕｅ ｇａｕ ｔ ６ ｅｔｒｓ ｉｔｒ ｏ ｒｍ ｔ ａ ｒ ｒｓ ｎ ｅ ｈ ｐｔ ｈ ｔｆｒｇａ ｗｉ ａ ｒ ｒｓ ｉｅ ｅｏ ｎｒ ｈ ｐｔ ｃ ｅｆｒ ｒｍ ｗｉ ａ ｒｕｅ ｉｔｒ ｏ ｎ ｅ ｈ ｐ
５ ５一５ ７ ９ ９
王海 涛 ， 周必方 ， 学精密 工程 ．０ ２０ ） ４４一４２ 光 １（０ ２Ｐ． ３ ４
ＫＥ ＴＥ Ｙ ＣＨＮＯＬＯＧＩ ＦＯＲ ＴＩ ＥＳ ＯＰ ＣＡＬ ＥＲＴＵＲＥ ＡＰ Ｓ ＹＮＴＨＥＳ Ｓ Ｉ Ｉ ＮＴＥＲＦ ＥＲＥＮＣＥ ＡＧＥ Ｉ Ｍ ＡＮＤ Ｍ ＵＬ 一ＢＥＡＭ 一Ｉ ＴＩ ＮＴＥＲＦ ＥＲＯＧＲＡＭ Ｉ ＵＬ ＳＭ ＡＴＩ ＯＮ
不了 ｕ 覆盖要求的话 ， 一ｖ 则必须增加 ｕ 覆盖。增加 ｕ 覆盖的方法有三种方法 ： 一ｖ 一ｖ 增加
子 孔径的个数、 增加子孔径的有效半径和对光学综合孔径阵进行旋转。与之对应的光学
综 合孔径 干涉成像 的方法有 两种： 即时 ｕ ｖ 盖和非 即时 ｕ 覆盖的两种方法 。 一 覆 一ｖ
２３ ．光学综合孔径干涉成像的 像重构技术 易 ．讲述的闭合相位 ２１ 技术带来的 有效信息缺省的问 ， 题 在像重构的 过程中主要涉及
的出瞳来说明 ： 把它看成大量“ 针孔” 的集 合， 单孔径望 远镜所成 的像 、 可看成 出瞳面 内的 所有 ［能的“ ｒ ， ｒ 针孔对， ’ 在像面 上 产生 的大量 正弦条纹 的叠加 。如 果把 卜 出瞳面 ｒ 针 述 ． 各“
孔 视为直径有一定大小的子孔径， 像面处的成像就可称为综合孔径成像＿如何用小孔 在
关 键词 光 涉 光 综 孔 图 重 闭 相 Ｕ Ｖ 盖 干 ， 学 合 径，像 构，合 位，‘ 覆 引 言
Ｊ ｎｏ 于 １５ 年提出闭合相位 ｅ ｅｎ’ ９８ ｎｓ 技术并应用于射电综合孔径阵的高分辨率图像重
构 Ｒｇａ２ １８ ；ｏｔｌ于 ９ 年首先 原理上 ｓｄ」 ６ 在 解决了 见光 闭合 可 波段 相位的 题；ａｗ 和 问 Ｂｄｉ ｌｎ
为止 。
３ 光学综 合孔 径望远镜阵构成和多光束干涉的模拟
光学综合孔径望远镜阵 由子望远镜 、 程补偿延迟 、 束平行性伺服 系统 、 光 光 光束 组合 器、 图像重构 、 计算机控制等六个 主要子 系统组成 。
３１ 多光束干涉的计算机模拟 ．
为简化起见 Ｎ ， 个子望远 镜均匀排列在 系统瞳面上 ， 径为 ｒ的 圆周 上 ， 在半 在聚焦望
Ｆ ． ｎ ｒｒｒ ｓ ｌｅ ｂｃ ｐｔ ｗｔｎ ｍｓ ｗｅ ｍｕｒ ｈ ｐｎ ，， ｒｎ＝２ ４ ６ ｉ １ ｔｆｏ ａ ｉ ａｄ ｏ ｅ ｉ ａｅ ｇ Ｉｅｅ ｇｍ ｔ ｙ ｍｕ ｈｅ ， ，
３２多光束干涉的实验室试验模拟 ．
Ｆｉ． ｃｅ ｔ ｃｎｉｕａｉｎ ｌｂｒｔｒ ｓ ａｉ ｅ ｅｉ ｔ ａａｕ ｉ ｌｔｎ ｐｒ ｎ ａｐｒｔｓ ｇ ２ ｈｍａｉ ｏｆ ｒｔ ｏ ａｏａ ｙ Ｓ ｃ ｇ ｏ ｆ ｏ ｍｕ ｏ ｘ ｍｅ ｐ
Ｗａｇ ｉａ Ｚｏ Ｂ－ｎ ｎ Ｈ －ｏ ｈｕ ｆ ｇ ａｔ ｉａ
（ ｔ ｎｌ ｒｎｍｉ ｌ ｅｚｔ ｉ ｏ Ｃ ￡ ， ＮａｏａＡ ｔ ｏ ｃ Ｏｂｒｎｏ ｅ ｆ 二 ｉ ｓｏ ａ ｓ ｒｓ ｈ Ｎ 勺ｉｇ ０４ ） ａ ｎ ２ ０２ １
Ｃｏｕｅ ａ ｅｈｏ ｇ ， ｃ ｅａ ｔ ｎｌ ｙ ｉ ｇ ｒ ｎｔ ｃｏ ｔ ｎｌ ｈｓｔｃｎｌ ｙ Ｕ一Ｖ ｖｒ ｅ ｈ ｏ ｇ ａｄ ａｅ ｏｓｕｔｎ ｈｏ － ｌ ｒ ｐ ｅ ｓ ｏ ｏ ｇ ｅ ｃ ｏ ｎ ｍ ｅ ｃ ｒ ｉ ｅ ｃ ｏ ｇ ａｅ ｅ ｋｙ ｈｏ ｇ ｓ ｏｔａ ａｅｔｒ ｓｎｈｓ ｉａｅ Ｉ ｉ ｒｄｃ ｔｅ ｔａ ｙ ｔｒ ｅ ｔ ｎｌ ｉ ｆ ｐｉｌ ｒ ｅ ｔｅｉ ｍ ｇ． ｎ ｏｕｅ ｈ ｏ ｉ ｌ ｒ ｈ ｅ ｅ ｃ ｏｅ ｏ ｒ ｃ ｐ ｕ ｙ ｓ ｔ ｔ ｓ ｐ ｃ ａｅ ｕｅ ｔｅｉ（ Ａ ） ｔ ｙ ｔｅ ｅ ｋｙ ｈｏ ｇ ｓ Ｏ Ｓ ｅ ｏｅ ａ ｃｎ ｐｒ ｒ ｓｎｈｓ Ｏ Ｓ ｈ ｏ ， ｔｒ ｅ ｔｃｎｌ ｉ ａｄ ｔ ｓ ｐ ａ ｙ － ｔ ｙ ｓ ｉ ｒ ｈ ｈ ｅ ｅ ｓ ｏｅ ｎ Ａ ｅ ｃ ｌ ｒ ｏ ｒ ｓ ｕｔ ｎ Ｔ ｅ ｌ一ｂａ ｔ ｃｉ ． ｍ ｔ ｅｍ一ｉｔ ｆｏｒ ｉｓ ｕａ ｄ ｃｍ ｕｅ ａｄ ｐｒ ｅｔ Ｔ ｏ ｒ ｏ ｈ ｕｉ ｎｅ ｅ ｇａ ｓ ｌｅ ｂ ｏ ｐｔｒ ｅ ｅｉ ｎ． ｒ ｒ ｍ ｉ ｔ ｙ ｍ ｎ ｘ ｍ ｗ ｒ ｕｓ ａ ｏｔ ｗ ｉ ｓｏ ｓ ｃｒｅ ａａ ｓ ． ａｗ ｓｏｌｄ ｉｔｅ ｔ ｐ ｅ ｌ ａｅ ｓｓ ｓｔ ｒ ｌ ｍ ａ ｍｅ ｃ ｈｗ ｏｒ ｒ ｔ ｌ ｅ Ｗｈｔ ｈｕ ｏ ｈ ｎｘ ｓ ｈ ｈ ｕ ｏ ｃ ｎｙ ｓ ｅ ｄ ｎ ｅ ｔ ｅ
２１ 闭 ． 合相位技术 闭合相位技术是光 学综合孔径成像中消除大气扰动的关键技术， 三个或三个以上孔
径相位闭合的方法可以将 大气 扰动或其 它原因所造 成的相 位误差 抵消掉 ， 然后 通过其它
有效的 算法 恢复目 真实信息。 标的 文献［中详细讲述了 ］ ’ 消除大气扰动的 原理。闭合相位 技术能消除大气扰动 带来的干 但也造成有效信息缺省的问 扰， 题。
我 们设计了如图２ 所示的实验装置， 进行了 模拟多 子孔径综合孔径阵干涉条 纹花 样 光源出来要经过小孔（ｉ ｈｌ 光 ｐ － ｅ 栏滤波。孔径掩模板上的小孔直径和小孔的 ｎ ｏ） 大小
与上述计 算机模拟的参数相对应 ， 三块 分别有 Ｎ＝２４６数 目小孔 的掩模板 可以互换 插 ，， 人光路 。这些小孔模拟子望远镜的孔径。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 ， 又经显微镜镜头放大后被 Ｃ Ｄ相机所接收 Ｃ
径 系统来 达到单个大孔径的分辨本领 ， 是综 合孔径 成像 的 口的 这就 不过 ， 小孔径直径 大 小｛确定 受大气扰动所限制一欲从一个光学综合孔径阵 的干涉条纹 中提 取有效信息 并得 〕
９ ６
紫
金
山
天
文
台
台
刊
２ ２卷
到重构的观测图像 ， 消除大气扰动 影响的 闭合相位技 术 、 域采样 的 ｕ 覆盖 技术和有 频 一ｖ 效的图像重构技术是光学综合孔径干涉成像的三个关 键技术。
图３ ｒ 给出了３ Ｗ的 Ｈ － 激光器 ｎ ｅ ｅ Ｎ 作光源的 试验 模拟干涉条纹花 样。与计算机模拟
｝ － 涉条纹花样基本一致。
…
Ｉｔｒｅｏｒｍ ｔ ２ ｅ ｕｅ ｎｅｆｒｇａ ｗｉ ａ ｒ ｒｓ ｈ ｐｔ ｂ ｅｆｒｇａ ｗｉ ４ａｅ ｅａ ｉｔｒｅｏｒｍｓ ｔ ｎｕｅ ｎ ｈ ｐ Ｆｇ３ Ｉｔｒ ｔｇａｎ ｂ ｅｐｒ ｎ ｉ． ｎｅｆｏ ｒｒｓ ｘｅｉ ｔ ｅ ｙ ｍｅ ｃ ｅｆｒｇａ ｗｉ ６ ｅｔｒ ｉ ｒ ｏｒｍ ｔ ａ ｒｕｅ ｎ ｅ ｔ ｈ ｐ ｓ
涉成像技术进行研 究 ， 本文是该研究工作 的部分结果 。
２ 光学综合孔径成像 的原理 和关键 技术
光学成像 原理可分 为几大类 ， 一类是 几何光学 、 差理 论成 像原理 ； 像 一类 是衍射成 像
原理； 一 另 类成像 理沦 ｒ 是 涉成像原理＿光学综合孔径干涉成像［可以用单孔径望远镜 ４ ．
光学综合孔径 干涉成像 的 关键技术及 多光束干涉仿真
王海涛 周必方
〔 中国科 学院国 家 天文台 南京 天文光 学技术 研究所 南京 ２０ ４ １０２
摘
要
闭合 相位技术 、 Ｕ－Ｖ覆盖技术和像重构技术是光学综合孔 径千涉成像 的三个关键 技术。文中简要 介绍 ｒ光学综合孔径技术的发展历史 、 这三种关键技术和 光学综合孔径 望远镜阵 的构成 ， 之进行了多 对 光束 干涉 的计算机仿 真和实验仿 真， 两者结果一致说明了光学综合孔径干涉成像技术 中有关 干涉的理论 的正确性 ， 指出了下一步的研究方向。
到求解用 闭合相位技术对 目标相应基线 的傅 立叶相位解算时 的病 态方程组 的问题。对于
Ｃ ，个方程组中求解出 ｃ２ ＿２ ．个观测 目 标所对应的基线的傅立叶相位的未知数的 病态方 程组， 未知数个数比方程组多 ｎ １ 若预先知道这 ｎ １ 一 个， 一 个值， 则将这些 ｎ 个值代人 一Ｉ 方程组， 就可以解出其它Ｃ－ 个未知数。 ｎｉ ２ 然后用这些解出的傅立叶相位。 从条纹可见度 的 测定得到基线所对应的 振幅Ａ， 经过归一化处理， 连同用闭合相位得到待测目 标的傅立 叶 位相 ｅ就可以得到像的频谱， ； ， 对之进行傅立叶 逆变换就可得到高分辨率的像。但是由
远镜像平面有任一点（ ， ， ｘ刃 对于第 ｎ 个光束， 它的电 场为： ．
Ｅ（， ｏ ；ｓ ＋ ｙ＂ｃ（ ） 一 ｏ ｘＹ ＝Ｅｃ［ ， ｓ） ｏ ０ ０ ｝ ） ｏ ２（ ２ ｓ ｓ ２ ｒ
Ｎ束光的总强度Ｉｘ 刃 二【＿ ｘ刃 ］ 用计算机即 （， Ｅ （， ２ ， 可进行模拟。 分别给出 图１ 波长 ｘ二０６２ｔ 子孔径为 Ｎ＝２４６ 计算机模拟的 ． ｉ ３８ｍ， ，， 的由 干涉条纹花 样。