自適應光學綜合孔徑成像技術中壓電陶瓷光纖相位調制器的應用

時間：2021-7-12 閱讀：1293

近年來，光學綜合孔徑成像技術發展迅速，它是用多個小孔徑系統通過光學手段合成大孔徑系統來實現高分辨率的成像技術。光學綜合孔徑成像技術使得整套成像系統趨于小型化、輕量化，因此，它也是地基和天基大型望遠鏡系統發展的重要方向。

自適應光學綜合孔徑成像遙感器系統中，環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，從而引起圖像質量變差。因此，提高成像質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制器可滿足這些要求。

光學綜合孔徑成像技術原理及組成

光學綜合孔徑成像技術是將多個小口徑的光學鏡面或光學系統按照一定的空間位置排列，通過光路、鏡面的調整和相位匹配，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，以實現光場的相干疊加，達到與之通光口徑相當的單一大口徑系統的衍射分辨率。

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

自適應光學綜合孔徑成像遙感器冗余校正示意

上圖所示為自適應光學綜合孔徑成像遙感器冗余間隔校正示意圖。系統選用壓電陶瓷光纖相位調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制器被固定在用于瞬時冗余信息相位差測量的光學裝置前，再經過后面的透鏡組在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，經計算機反饋控制壓電陶瓷光纖相位調制器完成相位的實時校正的目標，從而實現實時高質量成像的目的。

從上圖中可以看出，自適應光學綜合孔徑成像遙感器在受到外界環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相位誤差，經過瞬時冗余信息相位差測量的光學裝置測量的誤差信號后，系統通過驅動控制壓電陶瓷光纖相位調制器來對此相位誤差進行校正。

芯明天公司生產銷售多樣化的PZT壓電陶瓷光纖相位調制器，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制應用。芯明天PZT壓電陶瓷光纖相位調制器利用的是壓電陶瓷的逆壓電效應，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節，從而控制光纖被拉伸的長度。并且，驅動電壓的大小與光纖被拉伸的長度基本成線性關系，非常易于控制。

芯明天PZT壓電光纖相位調制器

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

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

大位移型壓電光纖相位調制器