Информационно-метрологическая оптимизация погрешностей волнового фронта излучения, регистрируемого телескопом

Представлено решение информационно-метрологической задачи минимизации погрешностей волнового фронта излучения, регистрируемого телескопом, на примере моделирования и аберрационного расчета оптической системы космического телескопа обсерватории "Миллиметрон". Показано, что на космический телескоп действует множество факторов, ухудшающих качество получаемого телескопом изображения. Необходимо исключать влияние искажающих факторов и снижать их вклад в совокупный бюджет погрешностей волнового фронта. С увеличением размеров приемной апертуры телескопов значительно возрастает влияние факторов, искажающих волновой фронт регистрируемого телескопом излучения, на качество получаемого изображения. Рассмотрены способы снижения влияния искажающих факторов, вызванных аберрациями оптической системы. Одним из решений этой проблемы является выбор рациональной оптической системы космического телескопа. Для минимизации аберрационных характеристик в программном пакете Zemax 13 Release 2 SP4 Premium выполнено моделирование оптической системы, ее анализ и оптимизация в целях уменьшения пятна рассеяния изображения в выходном зрачке. Указанная цель достигнута путем снижения сферической аберрации с ее более равномерным распределением по полю. На основе полученных данных проведен оценочный расчет допускаемого размера пятна разъюстировки

Литература

[1] Lillie C.F., Polidan R.S., Dailey D.R. Key enabling technologies for the next generation of space telescopes. Proc. SPIE, 2010, vol. 7731, art. 773102. DOI: https://doi.org/10.1117/12.857826

[2] Кириченко Д.В., Клеймёнов В.В., Новикова Е.В. Крупногабаритные оптические космические телескопы. Известия вузов. Приборостроение, 2017, т. 60, № 7, c. 589--602. DOI: https://doi.org/10.17586/0021-3454-2017-60-7-589-602

[3] Missions. Spitzer space telescope. jpl.nasa.gov: веб-сайт. URL: https://www.jpl.nasa.gov/missions/spitzer-space-telescope (дата обращения: 28.01.2020).

[4] JWST Telescope. jwst-docs.stsci.edu: веб-сайт. URL: https://jwst-docs.stsci.edu/jwst-observatory-hardware/jwst-telescope (дата обращения: 27.08.2019).

[5] Сычев В.В. Адаптивные оптические системы в крупногабаритном телескопостроении. Старый Оскол, Тонкие наукоемкие технологии, 2005.

[6] Космическая обсерватория "Миллиметрон". millimetron.ru: веб-сайт. URL: http://www.millimetron.ru/ru (дата обращения 27.08.2019).

[7] Сычев В.В., Клем А.И. Проблемы адаптации в космическом телескопе обсерватории "Миллиметрон". Оптика атмосферы и океана, 2017, т. 30, № 1, с. 93--102. DOI: http://dx.doi.org/10.15372/AOO20170113

[8] Artal P., ed. Handbook of visual optics. Vol. 2. Instrumentation and vision correction. CRC Press, 2017.

[9] Клебанов Я.М., Карсаков А.В., Хонина С.Н. и др. Компенсация аберраций волнового фронта в телескопах космических аппаратов с регулировкой температурного поля телескопа. Компьютерная оптика, 2017, т. 41, № 1, с. 30--36.

[10] Кожевников А.В. Исследование влияния аберраций на качество изображения в оптических системах. Сб. тр. III междунар. конф. и молодежной школы ИТНТ-2017. Самара, Новая техника, 2017, с. 344--348.

[11] Кулакова Н.Н., Каледин С.Б., Сазонов В.Н. Анализ погрешностей измерения фокусного расстояния ИК-объективов гониометрическим методом. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2017, № 4 (115), с. 17--26. DOI: https://doi.org/10.18698/0236-3933-2017-4-17-26

[12] Тимашова Л.Н., Кулакова Н.Н., Сазонов В.Н. Оптико-электронная система для измерения сферической аберрации. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2018, № 6 (123), с. 112--122. DOI: https://doi.org/10.18698/0236-3933-2018-6-112-122

[13] Левин И.А. Термооптические аберрации радиально-симметричных дифракционных оптических элементов. Компьютерная оптика, 2016, т. 40, № 1, с. 51--56. DOI: https://doi.org/10.18287/2412-6179-2016-40-1-51-56

[14] Селиверстова Е.В., Щербина Г.А., Шурыгин Б.М. Алгоритм нахождения аберрационных коэффициентов в космической оптико-электронной аппаратуре наблюдения. Журнал радиоэлектроники, 2017, № 12. URL: http://jre.cplire.ru/jre/dec17/8/abstract.html

[15] Сокольский М.Н. Допуски и качество оптического изображения. Л., Машиностроение, 1989.

[16] Feinberg L., Dean B., Hayden W.L., et al. Space telescope design considerations. Opt. Eng., 2012, vol. 51, no. 1, art. 011006-1-10. DOI: https://doi.org/10.1117/1.OE.51.1.011006

[17] Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М., Наука, 1973.