用于色散条纹传感器精共相阶段的DFA-LSR方法
撰稿人—王鹏飞
研究方向—波前传感
TITLE
#用于色散条纹传感器精共相阶段的DFA-LSR方法#
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导读
拼接型望远镜的定焦定向是望远镜在轨展开后极其重要的过程，此过程可使拼接型望远镜达到相同口径单镜片望远镜的分辨本领。韦伯望远镜刚刚完成这一过程。其粗精定向过程分别采用色散条纹传感器与相位恢复法来探测平移误差。本文的研究团队提出了一种应用于色散条纹传感器的精共相技术，以弥补色散条纹传感器对精共相探测的空缺。
NO.2
研究背景
合成孔径或拼接型望远镜是一种超出了制造单片光学镜的技术限制的更高的角分辨率解决方案。但合成孔径望远镜展开后残余的平移误差削弱了拼接型望远镜的图像质量。为了补偿平移误差，在精定相阶段平移误差的测量精度应小于λ∕20。
中科院成光所李杨提出了一种基于色散条纹累积的左峰减右峰平移误差探测方法 (DFA-LSR)，其中，色散条纹图像在色散方向上进行累积，然后计算左峰减右峰特征值用于探测平移误差。该方法弥补了主峰位置法在像素数中存在恒定偏移的缺陷。且在信噪比较差的情况下也能保持相对较好的性能。
NO.3
方法原理
本文通过与传统主峰位置法的比较，利用色散条纹传感器的条纹图像提出一种名为基于色散条纹累加的左峰减右峰法（Dispersed-fringe-accumulation-based left-subtract-right, DFA-LSR）的新型精共相方法，其原理可分为四步：
（1）使用色散条纹传感器进行成像。获得带有平移误差信息的条纹图像；
（2）将色散条纹图像沿着色散方向进行逐行累加，得到接近干涉的强度分布；
（3）从叠加后的强度分布中提取左峰、右峰、主峰的最大值，并通过峰比率技术计算特征值；
（4）将特征值代入提前获得的标定结果计算平移误差。
NO.4
图文结果
图1. （a）典型的色散条纹传感器和具有小平移误差（小于一个波长）的色散条纹，（b）不同方向的色散条纹图像。
图2. DFA-LSR方法实现示意图
图3. 带有光子噪声的不同光子密度下MPP和DFA-LSR测量的平移误差结果的均方根误差
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总结
本文提出了一种名为DFA-LSR的方法来探测色散条纹传感器在精定相阶段的平移误差。传统的MPP方法虽然是一种高精度的估计方法，但缺乏工程实用性。而LSR技术可以保证DFA-LSR方法的工程实用性和准确性。分析表明，当信噪比较低时，DFA-LSR方法可以在精定相阶段稳健地确定平移误差，并可以提高色散条纹传感器的抗噪声能力。同时，色散条纹传感器仍然保持粗调相位的能力，无需对设备进行任何修改或更改。
文章链接：
https://opg.optica.org/ao/abstract.cfm?uri=ao-56-15-4267
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