ด้วยความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีการสังเกตการณ์ของโลกอวกาศทั้งแอพพลิเคชั่นทางทหารและพลเรือนต้องการระบบออพติคอลที่บรรลุความท้าทายสองอย่างพร้อมกัน: การถ่ายภาพความละเอียดสูงที่มีความแตกต่างกันอย่างใกล้ชิดในช่วงสเปกตรัมกว้าง (เช่น 0.65–0.75 μm) กล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสงแบบดั้งเดิมแม้ว่าจะสามารถแก้ไขความผิดปกติได้ผ่านการกำหนดค่าหลายกระจกและการออกแบบที่เป็นหนวก แต่ต้องเผชิญกับคอขวดที่สำคัญเช่นความต้องการความแม่นยำของพื้นผิวกระจกหลักดีกว่าλ/20 (วงดนตรีที่มองเห็นได้) และความยากลำบากในการควบคุมการเปลี่ยนรูปแบบ ข้อ จำกัด เหล่านี้เพิ่มความซับซ้อนและต้นทุนการผลิตอย่างมีนัยสำคัญ
การพัฒนาทางเทคนิค: นวัตกรรมเสริมฤทธิ์กันของเลนส์การเลี้ยวเบนและระบบสะท้อนแสง
1. หลักการออกแบบ
ความท้าทายหลักในการออกแบบกล้องโทรทรรศน์แบบกระจายอยู่ในการกระจายตัวขององค์ประกอบการเลี้ยวเบนที่แข็งแกร่งซึ่งสามารถโฟกัสแสงได้อย่างแม่นยำภายในช่วงสเปกตรัมที่แคบมาก เพื่อเปิดใช้งานการใช้งานบรอดแบนด์ของเลนส์ diffractive การแก้ไขความผิดปกติของสีเป็นสิ่งจำเป็น โดยทั่วไปแล้วเลนส์การหักเหของแสงทั่วไปจะใช้โครงสร้างซีเมนต์ที่รวมแว่นตาที่มีคุณสมบัติการกระจายตัวที่แตกต่างกันเพื่อแก้ไขความผิดปกติของสีในช่วงสเปกตรัมเฉพาะ อย่างไรก็ตามวิธีการนี้ไม่สามารถนำไปใช้โดยตรงกับเลนส์ diffractive เนื่องจากองค์ประกอบการเลี้ยวเบนทั้งหมดแบ่งปันลักษณะการกระจายตัวที่เหมือนกัน - เช่นจำนวน Abbe ขององค์ประกอบการเลี้ยวเบนนั้นขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นเท่านั้น:
v0 = λ0/（λ1-λ2)
2. วัตถุประสงค์การเลี้ยวเบนแบบระนาบ: แกนเบา
เลนส์ diffractive ระนาบที่มีโครงสร้างบรรเทาไมครอนทำหน้าที่เป็นวัตถุประสงค์ซึ่งรวมเข้ากับสารตั้งต้นแบบบางเฉียบ (ความหนารวม <20 μM) สิ่งนี้ช่วยให้การออกแบบที่มีน้ำหนักเบาเป็นพิเศษพร้อมรูรับแสงขนาด 1,000 มม. ความยาวโฟกัส 8 ม. (F/#= 100)
เมื่อเปรียบเทียบกับตัวสะท้อนแสงแบบดั้งเดิมมวลจะลดลงมากกว่า 80%และความทนทานต่อพื้นผิวจะผ่อนคลายเป็นλ/5 ลดความยากลำบากในการผลิตอย่างมีนัยสำคัญ
การออกแบบแบบส่งผ่านจะยกเลิกความล่าช้าของเส้นทางสองพื้นผิวการแสดงผลรูปพื้นผิวที่ไม่สำคัญต่อความแตกต่างของเส้นทางแสง-ทำลายข้อ จำกัด ที่แม่นยำของระบบสะท้อนแสงทั่วไป
3. ช่องมองภาพสามแกนนอกแกน: การแก้ไขสีและความกะทัดรัด
ระบบปิดแกนสามแกนโคแอกซีที่มีพื้นผิวแอสเฟริคกรวยช่วยลดข้อผิดพลาดการจัดตำแหน่ง
การชดเชยพื้นผิวแบบกระจายแบบบูรณาการได้รับการแก้ไขสีเต็มรูปแบบใน 0.65–0.75 μmภายใน 0.02 °× 0.035 °มุมมอง (FOV) โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางสปอต <8 μm
ระบบส่งมอบ MTF> 0.5 ที่ความถี่เชิงพื้นที่ 30 LP/MM ซึ่งเป็นประสิทธิภาพการถ่ายภาพที่ จำกัด การเลี้ยวเบน
การตรวจสอบทางเทคนิคที่สำคัญ
ความครอบคลุมทางสเปกตรัม: ประสิทธิภาพที่ไม่มีสีทั่วแถบต่อเนื่อง 0.65–0.75 μm
ความละเอียด: MTF> 0.5 ที่ 30 lp/mm
การจัดตำแหน่งความอดทน: ข้อกำหนดความแม่นยำของพื้นผิวกระจกลดลงเหลือλ/5
ความสามารถในการปรับขนาด: การออกแบบเลนส์ diffractive ฮาร์มอนิกอาจขยายความครอบคลุมไปยังสเปกตรัมเต็มรูปแบบ (การวิจัยอย่างต่อเนื่อง)
การพัฒนาในอนาคต
การออกแบบในปัจจุบันถูก จำกัด ด้วยรูรับแสงแว่นตาส่งผลให้ FOV ขนาดเล็ก (0.02 °× 0.035 °) เส้นทางการเพิ่มประสิทธิภาพรวมถึง:
วัตถุประสงค์การเลี้ยวเบนแบบฮาร์มอนิก: ขยายแบนด์วิดท์การทำงานเป็น 0.5–1.2 μm
การรวมกระจกฟรีฟอร์ม: ขยาย FOV เป็น 0.1 °× 0.15 °
การออกแบบออปติคัลแบบแยกส่วน: เปิดใช้งานการจัดตำแหน่งที่มีประสิทธิภาพสำหรับระบบเอATERMER
บทสรุป
โซลูชันกล้องโทรทรรศน์ที่กระจายความแตกต่างนี้จะช่วยแก้ไขความขัดแย้งที่ยาวนานระหว่างการออกแบบที่มีน้ำหนักเบาและความละเอียดสูงในระบบออปติคัลอวกาศผ่านการบูรณาการที่เป็นนวัตกรรมของวัตถุประสงค์การเลี้ยวเบนระนาบและช่องมองภาพนอกแกนสามดาว มันมีเส้นทางทางเทคนิคที่มีศักยภาพสำหรับดาวเทียมสังเกตการณ์โลกรุ่นต่อไปการสำรวจพื้นที่ลึกและภารกิจที่เกี่ยวข้อง ด้วยความต้องการความทนทานต่อพื้นผิวที่ผ่อนคลายและสถาปัตยกรรมแบบแยกส่วนการออกแบบช่วยลดค่าใช้จ่ายในการผลิตได้อย่างรวดเร็วเร่งการใช้งานที่ปรับขนาดได้ของระบบออปติคัลพื้นที่ที่มีความแม่นยำสูง