相干场成像技术分辨率研究.pdf

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1、物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．62，No．16(2013)164203相干场成像技术分辨率研究术张文喜)2)卡相里斌)孔新新)2)李杨2)伍洲)周志盛1)3)1)(中国科学院光电技术研究院，北京1O0O94)2)(中国科学院大学，北京100049)3)(中国科学技术大学精密机械及精密仪器系，合肥230027)(2013年3月28日收到；2013年4月l2日收到修改稿)根据光学传递函数的相关理论，推导了相干场成像技术(又称傅里叶望远镜)的光学传递函数和点扩散函数，给出了T型、O型两种发射镜阵列布局相干场成像系统的分辨率计

2、算公式，为分析相干场成像系统能实现的极限角分辨率提供了理论依据．在此基础上研究了T型、O型两种发射镜阵列布局相干场成像系统的分辨率之间的关系．关键词：相干场成像，傅里叶望远镜，分辨率，光学传递函数PACS：42．25．Kb，42．30．Kq，07．07．DfDOI：10．7498／aps．62．1642031引言2相干场成像技术原理根据傅里叶光学相关知识，目标的几何信息相干场成像技术是一种能够对超远距离目标0x，Y)可以表示为进行高分辨率成像的新型间接成像技术Il一．其基本原理为采用不同空间位置的多光束相干照明空O(x，Y)=／／

3、F(u，v)e)dudv,(1)J间目标、接收系统探测目标的反射信息，利用解调其中(“，v)为图像的空间频率，F(u，v)为该频率对技术获得目标的空间频谱信息，利用相位闭合技术应的频谱，如果能获取目标的空间频谱信息，利用抑制大气湍流的影响【3，4l，最后通过对空间频谱信(1)式即可重构目标的空间图像．相干场成像技术息傅里叶逆变换重构目标的几何图像．通过特殊的发射镜阵列布局，每次发射三束激光获光学成像系统的分辨率是衡量光学成像系统取目标的空间频谱，再经傅里叶逆变换获得目标的成像能力的指标参数，也是光学成像系统设计所需几何图像信息．的

4、重要参数．文献【2，5—8】认为相干场成像系统的图1为相干场成像探测目标频谱图像的示意角分辨率由发射激光波长和系统的等效口径决定，图，T型发射系统每次发射三束激光照射空间目标，但没有给出精确的表达式．导致在进行相干场成像接收系统探测目标的发射能量信息，接收信号的表系统方案设计时。很难根据分辨率要求确定系统的达式如下：发射镜个数及等效口径等重要参数．s(t)=c『3+F(kom)e(△room件)本文基于相干场成像技术和光学传递函数的+F(om)e一(△tOO,n+)相关理论[9I1o]。详细研究了相干场成像系统光学传+F(kOn1

5、e(△toOn件)递函数和点扩散函数，理论推导了T型、O型两种+F()e一(Amon+)典型的发射镜阵列布局的相干场成像系统角分辨率表达式，并进行了仿真验证．+F()ei(AtOmnt+)·国家高技术研究发展计划(批准号：2012从7O3l0o3A)资助的课题．十通讯作者．E．mail：zhangwenxi@aoe．ac．cn④2013中国物理学会ChinesePhysicalSocietyhttp：／／wulixb．ivhy．nc．cn164203．1物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．62，No．16(2013)1642

6、03+(，，l)c-i(△‰nt+)]，(2)~Rkmn：百2兀．。(3)其中k为发射激光的波矢，目标的空间频率空间频率km为=k一k，F(k)为目标的空间频谱．对探测2"Rrmn=数据(f)进行数字解调可以得到目标的空间频谱，(4)F(JI。)，改变发射激光的位置，可获得整个频谱面的其中rm为发射望远镜的坐标矢量，尺为探测距离，空间频谱信息．进一步利用相位闭合处理方法消除为发射激光波长．因此相干场成像技术能够探频谱数据的相位误差，并进行傅里叶逆变换就可获测到的目标空间频率是由发射望远镜的相对位置、得目标的几何图像信息．激光波长和

7、探测距离共同决定．图1相干场成像原理图图2发射激光布置与空间频率关系3相干场成像技术分辨率分析3．2T型发射系统分辨率仪器的分辨率是指仪器分辨物体细节的能力，T型发射镜布局是相干场成像技术中常用的瑞利指出：一个亮点的衍射图案中心与另一个亮点一种发射镜布置方式，如图3(a)所示．发射镜等间的衍射图案第一个暗环重合时，这两个亮点能够被隔布置于T型架的三个臂上，使用该发射系统探测分辨_llJ，两个亮点的距离为仪器的分辨率．为了定的频谱点位置如图3(b)所示．结合上述分析频谱位量研究两个衍射光斑能否被分辨出来，经常采用鞍置坐标(，v)与发

8、射镜位置坐标(，Y)的关系为峰比的大小进行判断，鞍一峰比是指两个衍射光斑=—I—R，V=—tR—，(【5)之间的极小值与极大值比值．一般认为当两个衍射光斑鞍．峰比的值小于0．8时，两个衍射光斑能够其中最大频率为分辨出来[12,131．TtD0=，，