# Optical phasing method based on scanning white-light interferometry for multi-aperture optical telescopes #
A novel, to the best of our knowledge, sensing approach based on scanning white-light interferometry (SWLI) is proposed to detect piston errors of the multi-aperture optical telescope. The scanning white-light interferometer is composed of a Mach–Zehnder interferometer (MZI) and an optical path modulator (OPM). A lenslet array is used to image the interferometric wavefront beTWeen the reference and the other individual apertures. The piston errors can be estimated from these SWLI signals focused by the lenslet array. The measurement range of the proposed method depends on the modulation range of the OPM and can reach millimeter order, and its accuracy is better than a 1/20 wavelength. In addition, the proposed method’s amplitude-splitting interferometry of the MZI makes it fit for a multi-aperture optical telescope. We demonstrate a proof of concept and validate the feasibility of our proposed phasing method.
本文提出一种基于扫描白光干涉的多孔径光学望远镜光学共相方法；扫描白光干涉仪由马增干涉仪和光程调制器组成；
-
参考孔径与其他孔径之间的干涉波前被微棱镜阵列成像，后通过聚焦后获得的扫描白光干涉信号来估计活塞误差（也叫平移误差，相邻子孔径间沿光轴方向的光程差）；
-
探测范围取决于光程调制器的调制范围，可达到毫米量级；
-
-
多孔径光学望远镜是实现新科学观测高分辨率成像的主流结构。其中，不同子孔径之间的平移误差（光程差）不能超过1/10波长，否则其衍射极限将大于一个子孔径的衍射极限。另一方面，对于天基的多孔径光学望远镜，平移误差的探测范围应该大于1mm。
目前有很多的共相探测方法。即使一些基于白光干涉的方法已经被用来校准多孔径光学望远镜，他们也不适用于同时传感多个平移误差，且探测范围不能覆盖大范围的平移误差。
基于此，提出一种叫作基于扫描白光干涉的多孔径光学望远镜光学共相方法，可以同时获得多个子孔径之间的扫描白光干涉信号和相干波前。与依靠光特征的共相方法不同，此方法的探测范围被调制范围限制，而不受相位模糊所限制。同时，此方法测量平移误差时精度高。
图1.(a)使用SWLILA探测四个孔径的平移误差的概念验证设置示意图;(b) 四子孔径光束与测试台的微透镜阵列之间的排列，每个方块代表微透镜阵列中的一个透镜。
图1(a)所示的装置包含两个部分：第一部分发出四束光束，这四束光束带有来自多孔径光学望远镜的平移误差。第二部分是带有微透镜阵列的扫描白光干涉仪（SWLILA），其适用于四孔径分布。AS1为光阑，控制生成四孔径光束；PA为相位调节器，给四孔径光束施加不同的平移误差；AS2为光阑，作为是将孔径1#的光束分离出来作为参考光；RP1和RP2、RP3和RP4分别组成两个光程补偿器（不引入倾斜）；L1和L3组成光扩束器，将孔径2#3#4#的光扩束成微透镜阵列LA单个镜片的尺寸。L2和L4组成另一个光扩束器，将孔径1#的光扩束到与其他孔径都重叠，以和其他孔径的光产生白光干涉。
调制过程：通过电动平移台和压电陶瓷驱动RP4补偿光程，达到扫描的目的。在驱动过程中，2#3#4#孔径与1#孔径的光程差（平移误差）被补偿为0后，该孔径的光斑会达到最高对比度，如图2。
图2.(a)没有光斑达到最高对比度(b)孔径3#4#达到最高对比度(c)孔径1#达到最高对比度(d)孔径2#达到最高对比度
待测值:2#1.7μm, 3#-1.7μm, 4#-1.7μm;
图3. 在子孔径中平移误差较大的四个点的最大强度（归一化强度[Ni]）的实验数据。
待测值:2#3#4#-3.325±0.015μm;
图4. 四个点的最大强度（Ni）HPPA的实验曲线
100次精扫描检测结果均值：2#-3.223μm, 3#-3.239μm, 4#-3.249μm; 均方根误差: 6nm;
https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-46-4-793
