空间自适应光学研究

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1、第32卷第5期航天返回与遥感2011年10月SPACECRAFTRECOVERY＆REMOTESENSING19空问自适应光学研究俞信张晓芳胡新奇(北京理工大学光电学院，北京100081)摘要文章阐述了空间成像光学系统发展状况，揭示了空间自适应光学的重要意义；从误差源、系统一体化建模与仿真、关键技术及地面实验验证系统四方面探讨了空间自适应光学的主要研究内容．并提出了其未来的前沿研究方向关键词空间自适应光学空间成像光学系统误差系统一体化建模与仿真关键技术地面实验验证前沿方向中图分类号：rP312文献标识码：A文章编

2、号：1009—8518(2011)o5—0019—10StudyonSpaceAdaptiveOpticsYuXinZhangXiaofangHuXinqi(SchoolofOptoelectronicsofBeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，China)AbstractInthepaper，thedevelopmentofspaceopticalimagingsystemisintroduced，andthesignificanceofspaceadaptive

3、opticsisshowed．Themaincontentsincludingsystemerrors，integratedsystemsimulation，keytechniquesandgroundtestbedarediscussedseparately．Atlast，thefuturestudyaspectsarepresented．KeywordsSpaceadaptiveopticsSpaceopticalimagingsystemErrorIntegratedsystemmodellingandsi

4、mulationKeytechniquesGroundtestandverificationFuturestudyaspects1引言高分辨率成像是人类长期追求的目标，但传统光学技术无法解决动态波前扰动对像质的影响问题。为此，自适应光学技术应运而生。1953年，天文学家H．W．Babcock首先提出实时校正光束动态畸变的思想l11。20世纪90年代初以来，自适应光学已经大量应用在天文和军事侦察领域，使得光学观测能力达到接近衍射极限的水平。同时，随着自适应光学的发展和理论的完善，自适应光学系统还被应用于激光、通讯、

5、遥感、医疗等多个领域中。我国对自适应光学的研究起步于1978年。以成都光电技术研究所和北京理工大学为代表，目前在天文观探测、激光核聚变、精密跟踪、人眼视网膜成像等方面已独立自主地成功研制了多套自适应光学系统。取得了令人瞩目的成就。近年来，自适应光学领域相继出现了一些新理论和技术创新，同时还出现了一些新的波前传感和波前校正器件，如金字塔波前传感器、微机电(Micro—electromechanicalSystems，MEMS)变形镜、液晶空间光调制器收稿日期：2011-04—12基金项目：国家重大科技专项工程航天返

6、回与遥感2011年第32卷等。为克服传统自适应光学系统复杂昂贵的缺陷，目前自适应光学系统正在向微型化、集成化和民用领域发展。一方面自适应光学系统正在被简化，如采用无波前传感器的校正系统；另一方面，性能好且造价低廉的新型波前校正器也开始进入实用阶段。2008年，美国研制完成4096单元连续表面MEMS变形镜，动态范围可达4lxm，带宽达2．5kHz。taMEMS变形镜具有低成本、低功耗、体积小、校正单元多的特点，为自适应光学开辟了新的应用方向。9O年代起，随着空间成像光学系统不断发展，空间自适应光学技术应运而生。国

7、际上已有多个空间光学成像系统采用自适应光学技术实现了高分辨率成像观测。以美国国家航空航天局(NationalAeronauticsandSpaceAdministration，NASA)为例，典型代表有哈勃空间望远镜(HubbleSpaceTelescope，HST)、大型可展开反射镜(LargedeployableReflector，LDR)、下一代空间望远镜(NextGenerationSpaceTelescope，NGST)、詹姆斯一韦伯空间望远镜(JamesWebbSpaceTelescope，JWsT)

8、及先进大孔径空间望远镜(AdvancedTechnologyLargeApertureSpaceTelescope，ATLAST)。除NASA外，美国军方在空间光学遥感器、空间激光武器、战略侦察等方面也大力发展了空间自适应光学技术。近期美国提出了地球同步轨道30m空间光学遥感器研究计划。美国国家侦察局佩德罗·拉斯坦称：“正研究可容身于直径5m整流罩内，进入太空后，口径可达