断裂光学波前修正技术研究

光学波前断裂、畸变成为困扰光学设计者的主要难题。严重阻碍了目前遥感、测量等光学系统正常设计性能的发挥，特别是当光学系统应用特殊光学窗口、受大气扰动、分段多孔径系统、透过非均匀介质等多种情况影响尤为突出。本项目以断裂光学波前成像理论为研究对象，对各种波前断裂情况进行基础性研究，进而设计一套有效的断裂波前修正技术以指导光学系统设计。具体内容包括：理论分析各种情况对波前断裂程度、断裂形式的影响，通过波前模拟算法对断裂波前进行物理模型建立，对模型进一步理论分析，并应用软件进行模拟仿真设计，完善波前修正技术。最后，总结不同波前断裂情况及断裂波前修正技术，得出一套成熟的断裂波前分析理论，用于指导光学系统设计。本项目旨在揭示不同情况断裂、畸变光学波前成像规律，为有效的控制断裂波前对成像光学系统的影响奠定理论和技术基础。

光学波前断裂、畸变成为困扰光学设计者的主要难题。严重阻碍了目前遥感、测量等光学系统正常设计性能的发挥，特别是当光学系统应用特殊光学窗口、受大气扰动、分段多孔径系统、透过非均匀介质等多种情况影响尤为突出。本项目以断裂光学波前成像理论为研究对象，对各种波前断裂情况进行基础性研究，具体内容包括：理论分析各种情况对波前断裂程度、断裂形式的影响，通过波前模拟算法对断裂波前进行物理模型建立，对模型进一步理论分析，并应用软件进行模拟仿真设计，完善波前修正技术。研究过程中重点分析了各种光学波前的断裂情况，如：特殊光学窗口、大气湍流、分段多孔径系统及气动光学等影响。分析波前断裂形式和程度，建立数学模型。并利用Matlab软件综合波前数学模型，采用改进Zernike多项式的波前模拟算法建立断裂波前的传输模型。并针对椭球形窗口对光学波前畸变的情况，采用适用于断裂光学波前的矢量像差理论成功设计了畸变波前校正器及成像光学系统。采用理论分析和试验验证相结合的方式完成了多片拼接窗口断裂光学波前情况的分析。计算了气动光学效应断裂光学波前情况，得到了气动光学效应光学传输函数。分析了大气湍流对光学波前畸变的影响。采用多种光学波前拟合方式建立光学波前传输模型。项目的成功实施为断裂光学波前的修正技术奠定基础，具有重要的理论意义和工程应用价值。