四棱锥波前传感器在望远镜像质检测中的应用研究

本项目将基于四棱锥传感器的波前检测原理的研究，开发四棱锥传感器用于望远镜像质检测的仿真实验；并研制一台四棱锥波前检测仪及波前数据分析系统应用于检测望远镜成像质量的完善程度。根据四棱锥传感器产生的子孔径像的光强分布获得波像差，借助Zernike多项式可将波前误差展开为波前piston，tilt、离焦等低阶误差及球差、慧差、象散等其它高阶项误差，通过波前重构借此评价望远镜系统的光学特性。此外通过与Puntino波前检测仪(哈特曼检测法)对同一望远镜进行的测量结果对比，验证四棱锥传感器用于望远镜检测方法的可行性。在仿真研究基础上通过实验进一步完善用于评价望远镜成像质量的四棱锥波前检测系统，并深入探讨四棱锥波前传感器的检测精度。本项目将帮助我们系统地研究、掌握四棱锥传感器波前检测原理以及波前重构理论，有助于这一检测原理的工程实现和应用。

在项目的执行期内，我们主要针对四棱锥传感器波前检测方法的原理和特性进行了研究，开发了四棱锥传感器用于望远镜像质检测的仿真软件；并研制了一台四棱锥波前检测仪及波前数据分析系统用于检测望远镜成像质量。根据四棱锥传感器产生的子孔径像的光强分布可以获得波像差，借助Zernike多项式可将波前误差展开为波前piston，tilt、离焦等低阶误差及球差、慧差、象散等其它高阶项误差，通过波前重构借此评价望远镜系统的光学特性。在四棱锥波前检测原理研究中我们还对四棱锥波前传感器线性范围进行了分析，我们认为在无调制的情况下其线性区域比较小。此外我们还对光瞳采样率；系统自身静态像差；光瞳像位置偏移对闭环校正效果的影响进行了分析。在原理研究基础上我们开展了四棱锥传感器的研制和实验，对于一架口径100mm的望远镜通过四棱锥波前传感器及波前检测系统分析后，通过Zernike多项式分解可得到望远镜的系统像差波前误差RMS值≈0.03λ；P-V值≈0.14λ；波前相位误差主要是由Tip、3阶像散和彗差引起，获得了预期的结果。本项目帮助我们系统地研究和掌握了四棱锥传感器波前检测原理以及波前重构理论，有助于这一检测原理的工程实现和应用。