Анализ проблем выбора конфигурации массива субапертур в оптической системе с синтезированной апертурой

• Автор: Филатов, Антон Александрович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 123 с. : ил

Содержание
Введение
Глава 1 Оптические телескопы следующего поколения как телескопы с синтезированной апертурой
1.1 Требования к телескопам нового поколения
1.2 Многозеркальный телескоп МЗТ
1.3 Проекты космических телескопов следующего поколения
Глава 2 Анализ применения традиционных критериев
качества изображения к системе с синтезированной апертурой
Г лава 3 Функция рассеяния точки и функция передачи модуляции для системы с синтезированной апертурой
3.1 Функция рассеяния точки для массива точечных диафрагм
3.2 Функция рассеяния точки для массива круглых субапергур в
полярных координатах
3.3 Функция передачи модуляции для массива круглых субапертур
Глава 4 Закономерности формирования изображения в одномерных массивах субапертур
4.1 Характер ФРТ и ФПМ для системы с синтезированной апертурой. Коэффициент разрежения и коэффициент заполнения
4.2 Влияние конфигурации расположения субапертур на качество изображения
4.3 Коэффициент корреляции “идеального” и реального изображения как критерий качества изображения
Глава 5 Двумерный массив субапертур как инструмент для регистрации изображений
5.1 Влияние коэффициента разряжения массива на качество изображения
5.2 Влияние избыточности на качество изображения

Глава 6 Исследование свойств ФПМ в двумерных массивах субапертур
6.1 Анализ свойств ФПМ массивов семейства Голэй
6.2 Анализ свойств ФПМ в массивах с кольцевым расположением субапертур
6.3 Анализ свойств ФПМ массивов, построенных из субапертур различного размера
Заключение
Приложение
Список литературы

Введение
Для решения задач современной астрономии и астрофизики требуется проведение наблюдений, неосуществимых при помощи имеющихся инструментов. В настоящее время актуальной задачей является создание телескопа, эквивалентного по характеристикам телескопу с 25- метровым главным зеркалом. Однако, возможности технологии производства крупногабаритных зеркал и рост стоимости пропорционально третьей степени диаметра главного зеркала не позволяют в настоящее время ' преодолеть отметку в восемь метров для монолитного главного зеркала. Это обстоятельство определяет интерес исследователей к телескопам с так называемой синтезированной апертурой. Под синтезированной апертурой в данном случае понимается либо замена непрерывной отражающей поверхности главного зеркала несколькими сегментами этой поверхности, либо создание массива отдельных телескопов, пучки излучения от которых когерентно объединяются для получения результирующего изображения. Сегментированное главное зеркало, когда при помощи большого числа плотноупакованных сегментов создается квазинепрерывная отражающая поверхность, как правило, не относят к системам с синтезированной апертурой.
Создание систем с синтезированной апертурой поставило перед разработчиками ряд уникальных проблем, одними из которых является оценка качества изображения в таких системах и выработка критериев оптимальности той или иной конфигурации синтезированной апертуры.
П. В. Щеглов писал: “Астрономия всегда была наблюдательной наукой и остается таковой. Поэтому ее прогресс определяется теми наблюдениями, которые могут быть осуществлены только на грани возможного для приборов и работающих с ними специалистов.” Предельные возможности астрономического телескопа в конечном счете определяются дифракцией излучения, приходящего от исследуемого объекта, на входной апертуре

где /,(•)- функция Бесселя первого рода первого порядка, а (?{...} обозначает прямое преобразование Фурье [59].
Тогда для распределения поля в плоскости изображения можно записать
Умножая последнее выражение на комплексно-сопряженное, получаем уравнение для распределения интенсивности в плоскости изображения, т.е. для функции рассеяния точки
Выражение для ФРТ включает два сомножителя. Первый сомножитель описывает дифракционное распределение интенсивности от одиночной субапертуры, которое является огибающим для распределения от всего массива субапертур; второй сомножитель описывает результат интерференции от всех субапертур. Таким образом, ФРТ для массива субапертур представляет собой ФРТ отдельной субапертуры, промодулированную некоторым распределением, обусловленным интерференцией между субапертурами. По этой причине разреженные массивы субапертур позволяют получить выигрыш в разрешении системы, поскольку второй сомножитель, а вместе с ним и вся ФРТ, обращается в нуль раньше, чем обращается в нуль дифракционное распределение от отдельной субапертуры. Центральный максимум ФРТ сужается, что и приводит к увеличению разрешения.
Выражение (3.1.13) позволяет легко перейти к ФРТ для синтезированной апертуры, образованной зрачками произвольной формы. Так как выражение для ФРТ представляет собой произведение двух
(3.1.12)
Е(х,у) = и(х,у)и*{х,у) =

(3.1.13)