請就研究目標、研究過程、研究成果、研究心得作全面總結(jié)，3000字以內(nèi)傳統(tǒng)的光學(xué)望遠鏡隨著口徑的增大，雖然分辨率增加了，但是系統(tǒng)的重量、體積和成本也都急劇增大，當前的制造水平顯然無法制造出口徑不斷增大的望遠鏡。本項目研究的稀疏孔徑就可以解決這一問題，三子鏡與三臂形這兩種結(jié)構(gòu)，既解決了傳統(tǒng)望遠鏡發(fā)展的困境，同時也可以極大的保證圖像的清晰度。本項目研究的三子鏡的稀疏孔徑的通光光瞳是由三個子孔徑按夾角/3組合2而成，它能夠保持大的填充因子，其調(diào)制傳遞函數(shù)的分布也是比較均勻的。三臂形的稀疏孔徑與一些其它結(jié)構(gòu)的孔徑相比，在控制好填充因子的情況下可以獲得更好的調(diào)制傳遞函數(shù)曲線，這樣就可以減少信息的丟失，在成像時也可以獲得更清晰的像。本項目的研究結(jié)果，已經(jīng)寫成一篇論文三子鏡與三臂形稀疏孔徑的對比研究，并公開發(fā)表在了中文核心期刊激光與光電子學(xué)進展的第50卷第11期。在項目的開始階段，我們組的成員首先是跟隨著上一屆的畢業(yè)生學(xué)習(xí)、了解稀疏孔徑的基礎(chǔ)知識，做到全面掌握稀疏孔徑的基本特征。往屆畢業(yè)生在完成畢業(yè)論文的時候，我們也參與其中。作為基礎(chǔ)，我們最先接觸的是環(huán)面結(jié)構(gòu)的孔徑，根據(jù)結(jié)構(gòu)計算出它的填充因子，利用學(xué)過的知識推導(dǎo)出它的調(diào)制傳遞函數(shù)，最后，根據(jù)推導(dǎo)出的函數(shù)，借助于MATLAB軟件模擬出調(diào)制傳遞函數(shù)的曲線圖。接著，我們開始研究三子鏡和三臂形兩種稀疏孔徑結(jié)構(gòu)，也就是本項目的課題。同樣的方法，我們首先設(shè)計出這兩種孔徑的子鏡的排列情況，然后計算出它們各自的填充情況。三子鏡的最大填充因子為65，三臂結(jié)構(gòu)最大填充為35，從最大填充因子角度，我們得出在相同角分辨率的前提下，三子鏡結(jié)構(gòu)稀疏孔徑可以得到更好的成像效果，但光學(xué)系統(tǒng)的生產(chǎn)、運輸成本及裝配難度更高的初步結(jié)論。然后分別推導(dǎo)這兩種結(jié)構(gòu)的調(diào)制傳遞函數(shù)，三子鏡稀疏孔徑結(jié)構(gòu)的調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）為三臂結(jié)構(gòu)的調(diào)制傳遞函數(shù)為其中是直徑為D的單個子孔徑的調(diào)制傳遞函數(shù)DMTF通過分析MTF得知稀疏孔徑的調(diào)制傳遞函數(shù)是由多個子孔徑的調(diào)制傳遞函數(shù)在頻率域內(nèi)的組合。子孔徑的排列方式以及相對位置，都會對子調(diào)制傳遞函數(shù)產(chǎn)生影響。三子鏡稀疏孔徑結(jié)構(gòu)的MTF是由9個子調(diào)制傳遞函數(shù)組合而成，其中3個在零頻處重疊，其它6個在零頻以外頻率區(qū)域有規(guī)律排列；三臂形稀疏孔徑結(jié)構(gòu)的MTF是由36個子調(diào)制傳遞函數(shù)組合而成，其中6個在零頻處重疊，除零頻外，其它30個子調(diào)制傳遞函數(shù)在不同頻率處有規(guī)律的排列。根據(jù)推導(dǎo)出的MTF，我們借助于MATLAB軟件，模擬出了它們的二維對比圖以及MTF曲線圖（如下圖），根據(jù)得到的不同填充情況下的MTF二維圖，再次進行對比分析。對二維圖的分析，我們得到MTF二維分布圖可知三子鏡和三臂結(jié)構(gòu)的MTF均對稱分布，三子鏡結(jié)構(gòu)在中心以外頻率區(qū)域，有6個子調(diào)制傳遞函數(shù)，三臂形結(jié)構(gòu)在中心以外頻率區(qū)域有30個子調(diào)制傳遞函數(shù)，這與之前的理論結(jié)果相符合。當F28時，兩種結(jié)構(gòu)的子調(diào)制傳遞函數(shù)間的距離相對較大，隨著填充因子的增大，子調(diào)制傳遞函數(shù)間的距離逐漸減小；在相同填充因子情況下，三子鏡結(jié)構(gòu)的子調(diào)制傳遞函數(shù)間的距離要明顯大于三臂結(jié)構(gòu)；當三臂形結(jié)構(gòu)的填充因子接近接近最大填充因子34時，子調(diào)制傳遞函數(shù)出現(xiàn)了重疊現(xiàn)象,而三子鏡的子調(diào)制傳遞函數(shù)仍然比較分散。對MTF曲線圖的分析，我們得到隨填充因子的增加，三子鏡與三臂結(jié)構(gòu)在相同空間頻率處的MTF值明顯增大。三臂結(jié)構(gòu)MTF曲線較三子鏡結(jié)構(gòu)起伏較小，更加穩(wěn)定。子鏡中心處對應(yīng)的MTF值最高，距子鏡中心的距離越大，信息損耗急劇增加，對應(yīng)的MTF值大大降低，因此，圖6和圖7中的MTF曲線在峰值處有較大的下降趨勢。填充因子為22時，三子鏡結(jié)構(gòu)在歸一化頻率03附近出現(xiàn)零頻，三臂結(jié)構(gòu)在歸一化頻率015處出現(xiàn)零頻，低頻區(qū)三子鏡的MTF要明顯優(yōu)于三臂結(jié)構(gòu)，信息損耗更小，成像更好；隨著填充因子的增加，兩種結(jié)構(gòu)的MTF分布有了明顯改善在F28，三子鏡在歸一化頻率035附近出現(xiàn)零頻，而三臂結(jié)構(gòu)在小于截止頻率區(qū)域內(nèi)不出現(xiàn)零頻，沒有信息丟失。在歸一化頻率范圍內(nèi)，三臂結(jié)構(gòu)的MTF特性明顯優(yōu)于三子鏡，表現(xiàn)出了良好0254的中頻特性，在歸一化頻率范圍內(nèi)，三臂結(jié)構(gòu)的MTF值明顯小于三0457子鏡結(jié)構(gòu)，表明三子鏡對高頻信息有良好的響應(yīng)。在MTF曲線中，部分頻率區(qū)存在稀疏孔徑結(jié)構(gòu)的MTF值高于全孔徑結(jié)構(gòu)的情況，這是由于隨著填充因子的增大，子鏡間的距離減小，各子鏡的MTF開始出現(xiàn)疊加，從而導(dǎo)致MTF值較高。我們最后分別對這兩種結(jié)果進行了成像分析，三子鏡的成像效果要明顯優(yōu)于三臂結(jié)構(gòu)。由于稀疏孔徑并非全填充的情況，因此必然存在成像模糊的情況，針對這一情況，我們將得到的模擬圖進行了輪廓增強，解決了圖像模糊的問題。本項目持續(xù)了將近一年的時間，在此期間我和我的組員們都學(xué)會了很多專業(yè)知識，科學(xué)素養(yǎng)都提升了很多，視野也隨之變得更加開闊。雖然這一科研項目是在我們的業(yè)余時間做的，但我們卻都是認真對待，按時完成每一個任務(wù)，每一步都達到了領(lǐng)會的程度。當遇到?jīng)]辦法解決的問題時，我們首先想到的是自己獨立解決，沒學(xué)過的知識，我們可以去圖書館查找相關(guān)的文獻，找到解決問題的方法，亦或者是向往屆畢業(yè)生和身邊的同學(xué)請教，實在沒辦法解決時再向老師請教。這很好的提高了我們自己解決問題的能力，將被動學(xué)習(xí)變成主動學(xué)習(xí)。作為本項目的小組長，我從中學(xué)到了很多如何組織好一個隊伍以及如何分配任務(wù)的知識。此前，自己一直是獨立學(xué)習(xí)，遇到問題時也不知道該如何同他人交流意見。一年的學(xué)習(xí)與實踐后，我認為在與他人相處時，我們要先學(xué)會傾聽，遇到不同的見解時，適當提出自己的想法，盡量嘗試溝通交流，避免爭吵,和平處理好各種問題