拼接式太阳望远镜双波长同步共相测量系统的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 王焌珂 |
| 答辩日期 | 2025-07-01 |
| 文献子类 | 电子信息硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 金振宇 ; 朱庆生 |
| 关键词 | 光学共相测量 拼接镜面望远镜 大气湍流 校准 |
| 学位专业 | 电子信息 |
| 其他题名 | Dual-Wavelength Synchronous Co-Phasing Measurement System for Segmented Solar Telescopes |
| 英文摘要 | 随着大口径拼接镜面望远镜在天文观测中的广泛应用，维持子镜共相状态成为实现衍射极限成像的核心挑战。中国巨型太阳望远镜（CGST）的一个重要候选方案是环形拼接主镜方案，而由于观测目标的特殊性，CGST因主镜受热导致快速温变，使边缘传感器产生零点漂移，影响测量系统的稳定性，需要大量程、高精度、高频率的光学共相测量技术对零点进行修正。传统窄带Shack-Hartmann技术可满足精度和测量频率需求，结合双波长技术可将量程扩展至20μm以上。然而，使用双波长进行两通道测量仍存在一些问题，由光学元件装调偏差引入的系统误差（如探测器离焦、平移失配、旋转失配、倾斜等）与大气湍流引发的动态波前畸变，会在双波长通道间产生相对测量误差。相对测量误差会影响双波长测量结果精度，甚至会导致边缘跳跃错误，严重制约系统在复杂工作环境下的稳定性。针对上述问题，本文主要进行了三个工作：第一，分析了窄带点扩散函数（Point Spread Function，PSF）互相关算法和双波长扩展量程的原理，揭示了双波长相位解缠中边缘跳跃现象源于两通道过大的相对测量误差。经过分析后，提出在大气相干时间内进行两波长待测图像曝光采集，以应对大气湍流引入的相对测量误差。第二，设计了双波长共相测量系统，实现了两种同步触发方式，开发了实时共相测量软件并解决数据并发问题。对测量系统的同步功能进行了实验验证，实验结果显示，同步触发使两通道PSF质心抖动相对变化标准差从0.832 arcsec降至0.053 arcsec，使两通道采集图像在大气湍流条件下的形态变化趋同。第三，针对光学元件装调偏差的问题，对安装过程中可能存在的探测器离焦、平移、缩放、旋转等偏差对系统误差的影响进行分析，提出了离焦校准和仿射变换的方法对上述偏差进行校准。对所提出的校准方法进行了实验验证，实验结果显示，通过离焦校准和仿射变换将相对测量误差均值从-0.642 nm降低至-0.049 nm。最终进行同步测量实验表明：系统在26μm测量量程和优于5nm rms的测量精度内测量频率达到10Hz，同步功能使湍流环境下两通道相对误差标准差从2.694nm降低至0.849 nm，最终使得边缘跳跃发生率低于10-6量级。该成果为CGST提供了满足20μm量程、5nm rms精度和少于一分钟测量周期的光学共相测量系统，系统在量程扩展、硬件同步触发、系统校准方法等方面形成技术综合，为太阳观测工作环境下的光学望远镜共相调整提供了新的参考。 |
| 学科主题 | 天文学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 0 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/28988]  |
| 专题 | 天文技术实验室 |
| 作者单位 | 中国科学院云南天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王焌珂. 拼接式太阳望远镜双波长同步共相测量系统的研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：云南天文台
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