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自適應(yīng)光學(xué)綜合孔徑成像技術(shù)中壓電陶瓷光纖相位調(diào)制器的應(yīng)用

更新時間： 2021-07-12

近年來，光學(xué)綜合孔徑成像技術(shù)發(fā)展迅速，它是用多個小孔徑系統(tǒng)通過光學(xué)手段合成大孔徑系統(tǒng)來實現(xiàn)高分辨率的成像技術(shù)。光學(xué)綜合孔徑成像技術(shù)使得整套成像系統(tǒng)趨于小型化、輕量化，因此，它也是地基和天基大型望遠鏡系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。

自適應(yīng)光學(xué)綜合孔徑成像遙感器系統(tǒng)中，環(huán)境或載體平臺振動等因素會引起綜合孔徑陣列中各子孔徑相位誤差，從而引起圖像質(zhì)量變差。因此，提高成像質(zhì)量需要對相位誤差進行實時測量與校正，芯明天壓電陶瓷光纖相位調(diào)制器可滿足這些要求。

光學(xué)綜合孔徑成像技術(shù)原理及組成

光學(xué)綜合孔徑成像技術(shù)是將多個小口徑的光學(xué)鏡面或光學(xué)系統(tǒng)按照一定的空間位置排列，通過光路、鏡面的調(diào)整和相位匹配，使得通過各個子孔徑的光束在共同焦平面上滿足同相位要求，以實現(xiàn)光場的相干疊加，達到與之通光口徑相當(dāng)?shù)膯我淮罂趶较到y(tǒng)的衍射分辨率。

根據(jù)波動光學(xué)理論，傳統(tǒng)光學(xué)成像系統(tǒng)角分辨率受波長和系統(tǒng)孔徑的限制。對于一定的工作波段，若要提高系統(tǒng)的角分辨率，則只能增加系統(tǒng)孔徑，而在實際應(yīng)用中很多因素限制了系統(tǒng)孔徑的增大。光學(xué)綜合孔徑成像技術(shù)的目的就是用更易制造的小孔徑系統(tǒng)通過光學(xué)手段合成大孔徑系統(tǒng)，從而滿足高分辨率的成像要求。

自適應(yīng)光學(xué)綜合孔徑成像遙感器冗余校正示意

上圖所示為自適應(yīng)光學(xué)綜合孔徑成像遙感器冗余間隔校正示意圖。系統(tǒng)選用壓電陶瓷光纖相位調(diào)制器進行相位實時校正，光纖縮比陣列中每根用于相位校正的光纖相位調(diào)制器被固定在用于瞬時冗余信息相位差測量的光學(xué)裝置前，再經(jīng)過后面的透鏡組在CCD上成像，從所成像上可以提取出用于冗余間隔校正的信息，經(jīng)計算機反饋控制壓電陶瓷光纖相位調(diào)制器完成相位的實時校正的目標，從而實現(xiàn)實時高質(zhì)量成像的目的。

從上圖中可以看出，自適應(yīng)光學(xué)綜合孔徑成像遙感器在受到外界環(huán)境影響和載體平臺振動后，光纖縮比陣列兩兩孔徑間會出現(xiàn)相位誤差，經(jīng)過瞬時冗余信息相位差測量的光學(xué)裝置測量的誤差信號后，系統(tǒng)通過驅(qū)動控制壓電陶瓷光纖相位調(diào)制器來對此相位誤差進行校正。

芯明天公司生產(chǎn)銷售多樣化的PZT壓電陶瓷光纖相位調(diào)制器，可分為大出力型、大位移型、小體積型、低溫型、宇航級等，適用于各類光纖相位調(diào)制應(yīng)用。芯明天PZT壓電陶瓷光纖相位調(diào)制器利用的是壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，通過壓電陶瓷控制器對施加至PZT壓電陶瓷的電壓值進行調(diào)節(jié)，從而控制光纖被拉伸的長度。并且，驅(qū)動電壓的大小與光纖被拉伸的長度基本成線性關(guān)系，非常易于控制。

芯明天PZT壓電光纖相位調(diào)制器

芯明天PZT壓電光纖相位調(diào)制器的使用方法非常簡單，將光纖纏繞于PZT光纖相位調(diào)制器，PZT光纖相位調(diào)制器產(chǎn)生徑向膨脹從而引起外徑周長發(fā)生變化，使得被纏繞的光纖的長度和折射率發(fā)生改變，從而引起輸出光的相位變化。

以下為芯明天生產(chǎn)銷售的幾款PZT壓電陶瓷光纖相位調(diào)制器的簡單參數(shù)介紹，但針對不同種類光纖（如直徑、柔性、所要求的拉伸力等參數(shù)不同），參數(shù)值會有略微變化。

大位移型壓電光纖相位調(diào)制器