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§8-1 合成孔径光学系统一、概述 空间光学技术是空间技术的重要研究内容之一，空间光学系统的性能在很大程度上决定着太空望远镜、侦查卫星与武器系统的性能。在现代天文学研究与现代战争中，先进的光电系统发挥了重要的作用。大口径空间光学系统具有视场大、分辨率高、信号能量大等优点，日益成为现代空间光学系统的发展趋势。 从上世纪八十年代起，各国都一直在大力投入对大型空间光学技术的应用研究，典型的如美国的多面望远镜MMT（Multi-Mirror Telescope），口径6.5m；欧洲南方天文台的甚大望远镜VLT（Very Large Telescope），口径4×8m等。太空望远镜可以不受大气层的干扰，得到更多更精确的地面无法获得的天文资料，一直是天文学家们不懈努力的目标，大型的太空望远镜更是天文学家们的重要信息获取工具。 §8-1 合成孔径光学系统一、概述 美国作为现代科技发展强国，在大口径太空望远镜研制方面的成就是举世瞩目的。 著名的哈勃望远镜HST（Hubble Space Telescope），1990年发射，主镜口径2.4m，它的发射为天文学家解决了许多根本上的问题，让人类对天文物理有了更深刻的认识； 詹姆斯·韦伯太空望远镜JWST（James Webb Space Telescope），预计于2014年发射，口径6.5m，它将取代哈勃成为美国第二代太空望远镜，也代表了当今大型空间望远镜的最高制造水平。 §8-1 合成孔径光学系统一、概述 大口径军用侦查卫星系统在应付突发事件、夺取战场信息优势、直接支援作战、提高作战效能等方面已发挥着越来越大的作用，其应用范围从战略层次向战役、战术层次拓展，使其直接为作战服务。 美国的“锁眼”系列（KH）侦察卫星。早在80~90年代，美国一直采用KH-11型侦查卫星，口径已达2.3m；目前在轨运行的“锁眼”KH-12光学成像侦查卫星是当代最先进的侦察卫星，它于1990年2月28日开始发射，至今已发射了5颗，口径从2.9m~3.1m不等。 KH-11与KH-12均有着完全类似于哈勃望远镜的结构，它们自升空以来，已在美国全球军事战略中发挥了重要作用，无论是第一次海湾战争、波黑冲突，还是北约空袭南联盟、阿富汗持久自由行动，直至第二次海湾战争，这些太空侦查望远镜都起到了重要作用。 §8-1 合成孔径光学系统一、概述 我国大口径光学技术落后，对大型光学系统的研究也进展缓慢， 且主要应用于天文方面。 目前国内已经落成的大口径光学系统为地面望远镜。国内最大的望远镜LAMOST（Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopy Telescope）于2008年落成，有效口径4m，光学系统由主镜、校正镜和焦面组成，为施密特型望远镜。校正镜为平面镜，尺寸5.72 m×4.4m；主镜为球面镜，尺寸6.67m×6.05m，二者均由口径1.1m的反射镜拼接而成。 其次为南京天仪中心的2.16m口径的望远镜。对于更大口径的光学系统的研制，国内尚无相关报道。 国内目前尚无任何大型空间相机发射。2009年3月据国际天文学联合会副主席、中国科学院院士、南京大学教授方成透露，中国正在研制首个空间太阳望远镜（SST），该望远镜口径1m，主要用于对太阳活动的探测，预计于5年内发射升空。 超大口径光学系统的实现方案 美国的哈勃望远镜： 角分辨率0.007’’，主镜2.4m、重量817.2公斤，总重量11.25吨。 研发12年，耗资15亿美元。 §8-1 合成孔径光学系统一、概述 §8-1 合成孔径光学系统二、合成孔径光瞳与MTF的关系 （2）多个孔径合成光学系统的MTF §8-1 合成孔径光学系统二、合成孔径光瞳与MTF的关系 稀疏孔径光学系统的MTF与单一大口径光学系统MTF的关系 §8-1 合成孔径光学系统三、合成孔径光瞳结构的设计方法 合成孔径光学系统的空间成像特性与子孔径大小d，子孔径数目n以及子孔径排列方式密切相关，一般来说有如下规律： a. 相同数目、相同大小的子孔径排列方式不同，其空间频率覆盖范围将不会相同，子孔径对称分布比非对称分布要好，子孔径均匀分布比非均匀分布要好。对于由复杂光瞳构成的非相干成像的光学系统而言，光瞳分布的对称性越好就将会具有更好的空间成像特性。 b. 若子孔径排列方式相同数目也相同，子孔径的大小就成了影响成像质量的关键因素，若子孔径直径使填充因子在最小填充因子和最大填充因子之间变化，则子孔径直径越大，成像质量越好。 §8-1 合成孔径光学系统三、合成孔径光瞳结构的设计方法 根据不同的孔径数目，合成孔径有不同的光瞳排布方式。目前比较典型的结构有以下几种形式：环形、三臂、golay6、环面、复合型。 §8-2 大口径光学系