稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)光瞳結(jié)構(gòu)的優(yōu)化.pdf

1、稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)是對多個小口徑的光學(xué)元件或光學(xué)系統(tǒng)進行精確的排列，使通過各個子孔徑的光束在焦平面上滿足一定的相位條件，實現(xiàn)干涉成像，從而達到與其通光口徑相當(dāng)?shù)拇罂趶较到y(tǒng)的衍射極限分辨率。它將避免大口徑高精度光學(xué)元件的加工困難，是實現(xiàn)超大口徑、甚高分辨率空間光學(xué)遙感器的有效途徑和發(fā)展方向之一。 稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的光瞳結(jié)構(gòu)直接影響光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)，從而影響光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。本文基于傅立葉光學(xué)原理和數(shù)學(xué)最優(yōu)化原理，對稀疏孔徑光

2、學(xué)系統(tǒng)光瞳結(jié)構(gòu)的優(yōu)化開展了理論分析和計算，研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面： 首先介紹了稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的研究意義和國內(nèi)外對于稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)光瞳結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀。 隨后，介紹了稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的成像原理和基本結(jié)構(gòu)。通過模擬成像說明了光瞳結(jié)構(gòu)對成像質(zhì)量的影響。以傅立葉光學(xué)原理為基礎(chǔ)，分析了稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)空間頻率覆蓋的特點，并給出了其調(diào)制傳遞函數(shù)MTF的解析表達式。 闡述了對稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)光瞳結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化的基本思想和

3、一般步驟，對光瞳結(jié)構(gòu)優(yōu)化準(zhǔn)則和目標(biāo)函數(shù)的建立進行了詳細(xì)的分析，并從特定空間頻域、均勻空間頻域覆蓋以及最大平均MTF’三個不同的角度考慮，建立了相應(yīng)的光瞳結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。依據(jù)該優(yōu)化問題的特點選擇模擬退火算法進行優(yōu)化計算，并給出了稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)光瞳結(jié)構(gòu)優(yōu)化的詳細(xì)流程。 最后，運用基于特定空間頻率域、均勻空間頻域覆蓋以及最大平均．MTF等三個不同要求建立的光瞳結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，用Mathematica軟件編程，分別對由多個圓形子孔