Способ фазирования многоапертурной системы

 

Использование: в оптическом приборостроении, в частности в астрономии для построения когерентных систем из телескопов. Сущность изобретения: в способе фазирования многоапертурной системы, заключающемся в приеме световых пучков, фокусировке их субапертурами системы, изменении разности хода между сфокусированными световыми пучками, их суммировании и анализе зарегистрированного распределения световых пучков, перед суммированием световых пучков регистрируют субраспределение интенсивности, квадратично детектируют разность распределения интенсивности суммы световых пучков и суммы всех субраспределений интенсивности и изменяют относительные разности хода сфокусированных световых пучков до достижения максимальной энергии распределения интенсивности. 1 ил.

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

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ фазирования многоапертурной системы, заключающийся в приеме от объекта световых пучков, фокусировке принятого излучения субапертурами системы, изменении разности хода между сфокусированными световыми пучками, их суммировании и анализе зарегистрированного распределения интенсивности суммы световых пучков.

Этот способ впервые был предложен Майкельсоном для фазирования интерферометра, состоящего из двух малых субапертур.

В настоящее время этот способ используют в современных интерферометрах Майкельсона, а также в разрабатываемых когерентных системах из телескопов, и лишь его реализацию осуществляют автоматически.

Основным недостатком этого способа является его пониженная точность, т. к. анализ зарегистрированного распределения интенсивности в данном методе сводится к поиску и счету интерференционных полос при изменении разности хода между сфокусированными пучками до момента достижения максимальных их чисел и контраста. Но интерференционные полосы характерны именно для простейшей многоапертурной системы-интерферометра Майкельсона с субапертурами равной площади. Но в более сложных системах их контраст оказывается резко пониженным, а в системах с числом субапертур больше пяти - практически равным нулю. Поэтому в сложных многоапертурных системах этот метод характе- ризуется низкой точностью.

Целью изобретения является повышение точности фазирования многоапертурной системы.

Это достигается тем, что перед суммированием световых пучков регистрируют субрасределения интенсивности, соответствующие каждой субапертуре системы, квадратично детектируют разность распределения интенсивности суммы световых пучков и суммы всех субраспределений интенсивности, и изменяют относительные разности хода сфокусированных световых пучков до достижения максимальной энергии квадратично детектированного разностного распределения интенсивности.

На чертеже представлена возможная схема реализации предложенного способа.

Схема содержит принимаемое световое излучение 1, телескопическую систему 2, полупрозрачное зеркало 3, линзу 4, формирующую субизображение объекта, квадратичный детектор 5, 9 устройство 6 изменения разности хода, плоское зеркало 7, линзу 8, формирующую суммарное изображение объекта, устройство 10 формирования разности между распределением интенсивности суммарного изображения и суммой распределений интенсивности всех субизображений устройство 11 определения суммарной энергии квадратично детектированного разностного распределения, блок 12 управления устройством 6.

N телескопическими системами 2, соответствующими N субапертурам системы, принимают световое излучение от объекта 1. Каждый световой субпоток полупрозрачным зеркалом 3 разделяют на 2 субпучка равной интенсивности, по одному из которых с помощью линзы 4 формируют на квадратичном детекторе 5 субизображение объекта. Устройством 6 изменяют относительную разность хода второго субпучка и с помощью плоских зеркал 7 направляют на линзу 8 и формируют суммарное изображение объекта на квадратичном детекторе 9. В устройстве 10 квадратично детектируют разностное распределение суммарного изображения и суммы субизображений и, определяя энергию детектированного разностного распределения в устройстве 11 с помощью устройства 12, анализируют ее значение и выдают команду устройству 6 на изменение разности хода.

Подобный цикл повторяют до момента достижения максимума энергии.

Оценим степень повышения точности фазирования. В суммарном изображении N апертурной системы в общем случае присутствуют 1/2N (N-1) видов интерференционных полос (в соответствии с различными попарными наборами субапертур). Соответственно контраст каждого вида полос оказывается пониженным в 1/2N (N-1) раз. Изменение разности хода от одной субапертуры приводит к изменению полос (N-1) вида. Поэтому степень видности изменения контраста полос = Так как предлагаемый метод не зависит от числа субапертур N, то его точность остается постоянной. В силу этого степень повышения точности при использовании этого метода ≈N/2. При N = 3 получаем повышение точности в 1,5 раза.

Эффект от использования предлагаемого способа заключается в увеличении ширины спектра принимаемого светового излучения и как следствие увеличения энергии регистрируемого изображения в когерентных системах из телескопов, что обусловлено тем, что предлагаемый способ позволяет достичь равенства оптических путей с точностью до длины волны оптического диапазона.

Формула изобретения

СПОСОБ ФАЗИРОВАНИЯ МНОГОАПЕРТУРНОЙ СИСТЕМЫ, заключающийся в приеме от объекта световых пучков, фокусировке принятого излучения субапертурами системы, изменении разности хода сфокусированных световых пучков, их суммировании и анализе зарегистрированного распределения интенсивности суммы световых пучков, отличающийся тем, что, с целью повышения точности фазирования, перед суммированием световых пучков регистрируют субраспределения интенсивности, соответствующие каждой субапертуре системы, квадратично детектируют разность распределения интенсивности суммы световых пучков и суммы всех субраспределений интенсивности и изменяют относительные разности хода сфокусированных световых пучков до достижения максимальной энергии квадратично детектированного разностного распределения интенсивности.

РИСУНКИ

Рисунок 1