The Challenge:

　　為歐氏空間遙測的同相位系統(tǒng)實驗室演示器建立數(shù)字控制系統(tǒng)，用于將遙測臂之間的光學(xué)路徑差維持在10nm之內(nèi)，這是確保有效衛(wèi)星操作的必要條件。這個任務(wù)需要按照西歐軍備組織（WEAO）研究小組頒布的Euclid CEPA 9 RTP 9.9 合同來實行革砸。

The Solution:

　　使用控制算法交互、利用C++語言編寫并且嵌入到動態(tài)鏈接庫中糯累，使用NI LabVIEW中的調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點交互來自NI DAQ板卡的數(shù)據(jù)（來自ADC 的測量值和發(fā)送到DAC 的指令）算利。

　　"通過調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點使用NI LabVIEW與NI DAQ板卡進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，可以非常方便地與實驗室NI DAQ硬件進(jìn)行連接泳姐，而無需使用實際使用的硬件效拭，這樣就節(jié)省大量的時間和金錢。"

概述

　　歐氏空間望遠(yuǎn)鏡是為高分辨率光學(xué)檢測而優(yōu)化的干涉儀儀器门烧，利用對成孔徑技術(shù)對地理靜態(tài)軌道進(jìn)行檢測甜湾。

　　為了獲得需要的同相位、所需的分辨率鹅棺，就要使用復(fù)雜的計量和控制系統(tǒng)曙早，以便確保光學(xué)配置具有必要的穩(wěn)定性。集成了一個演示器（稱為MIT纪闽，Michelson 干涉儀測試臺）用于對歐氏空間望遠(yuǎn)鏡的兩個關(guān)鍵系統(tǒng)進(jìn)行驗證，以便達(dá)到同相位條件决癞，以及在Michelson干涉儀儀器中達(dá)到的穩(wěn)定邊緣圖案樣式委勤。

　　本文包含了對歐氏空間望遠(yuǎn)鏡的概述、MIT性能的簡單描述以及完成的目標(biāo)榴廷。

歐氏空間望遠(yuǎn)鏡

　　例如歐氏空間望遠(yuǎn)鏡等多孔徑望遠(yuǎn)鏡配置為達(dá)到大型孔徑光學(xué)系統(tǒng)提出了一種獨(dú)特的可行方法宴甩。開發(fā)多個獨(dú)立望遠(yuǎn)鏡孔徑的動機(jī)是為了提供從空間進(jìn)行高分辨率的觀測证账，避免在大型孔徑（大重量）情況下以及使用自適應(yīng)波前控制導(dǎo)致的局限性。多個望遠(yuǎn)鏡光學(xué)鏡片可以比單筒大型鏡片直徑縮小許多沾尔，這是在重量以及外形上的重要改進(jìn)除踱。

　　帶有Fizeau 類型組合光學(xué)配置的Michelson 干涉儀被選用實現(xiàn)合成孔徑技術(shù)。望遠(yuǎn)鏡配置包含了八個子望遠(yuǎn)鏡陣列和光束組合望遠(yuǎn)鏡位于陣列的中央吩抓，用來采集來自子望遠(yuǎn)鏡的光線涉茧，并且可以在聚焦平面上產(chǎn)生干涉圖像。光學(xué)延遲線可以均衡來自每個子望遠(yuǎn)鏡不同波前進(jìn)入路徑的差別疹娶，最后到達(dá)覆蓋在上面的聚焦平面伴栓。干涉邊緣圖案樣式在聚焦平面上形成，并且具有良好的可見度雨饺，在干涉儀臂之間的光學(xué)路徑差（OPD）被保持在比相干長度小的范圍之內(nèi)钳垮。隨著OPD 的增加，邊緣圖案變得越來越黯淡额港，即其可見度越來越低饺窿。這是因為干涉儀并非工作在單一的波長上，而是工作在有限的頻帶上移斩。

圖1.Michelson 干涉儀的計量線

　　為了讓邊緣圖案具有更好的可見度肚医，光束經(jīng)過Michelson干涉儀八個臂的光學(xué)路徑長度（OPL）必須進(jìn)行均衡，其誤差需要在工作頻帶相干長度的范圍之內(nèi)叹哭。對于一定的Michelson 干涉儀任務(wù)而言忍宋，經(jīng)過八個臂的光束的OPL必須將誤差均衡在100 nm之內(nèi)。如果達(dá)到了這個條件恒欣，就可以稱為干涉儀達(dá)到了“同相位”移良。在達(dá)到同相位條件之后，就可以使用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測髓界。在聚焦平面的圖像集成時間之內(nèi)辰稽，干涉儀的八個臂之間的OPD 必須控制在觀測波長范圍之內(nèi)（即OPDij < 10 nm），以便避免邊界“跳躍”或是邊界模式相位出現(xiàn)較大變化咪犹，造成得到的圖形出現(xiàn)對比度損失爷瓜。如果這種情況在觀測過程中出現(xiàn)，得到的干涉儀圖像就會完全模糊遭屑，為了重建目標(biāo)原始圖像所需的必要信息也將丟失享偎。

　　干涉儀帶有激光計量系統(tǒng)，以便測量干涉儀臂之間的光學(xué)路徑差（絕對差和相對差）贴袖，從而使用電動延遲線控制光學(xué)路徑差漏匹。控制系統(tǒng)可以對激光干涉儀進(jìn)行測量，將指令發(fā)送到延遲線上硫朦。

　　激光干涉法是至今為止用于測量長距離變化的最佳方法贷腕。可以使用多種干涉方法咬展，但是所有方法都是基于干涉原理的：由同一個光源發(fā)出的兩束或多束光線通過不同長度的路徑最終交匯（匯聚）在用于測量光強(qiáng)的探測器上泽裳。探測器上的光強(qiáng)是干涉光線（波）的相對相位的函數(shù)，他們可以相互增強(qiáng)破婆，也可以相互減弱涮总。在對干涉信號的分析中，可以得出關(guān)于不同光束路徑差的信息荠割。為了測量光學(xué)干涉儀兩個臂之間的長度差妹卿，最終的方法就是使用Michelson類型的激光干涉儀。激光干涉儀包括兩種類型的激光計量：

　　● 絕對計量系統(tǒng)（由位于葡萄牙里斯本的INETI機(jī)構(gòu)開發(fā)）蔑鹦，提供了兩個干涉儀臂之間光學(xué)路徑差的實際數(shù)值夺克，分辨率較低。

　　● 相對計量系統(tǒng)（由位于意大利都靈的Alcatel Alenia Space Italia開發(fā)）嚎朽，提供了干涉儀臂之間光學(xué)路徑差的變化（相對于給定初始值的變化）铺纽，分辨率較高。

　　兩種計量系統(tǒng)都利用光學(xué)干涉儀原型進(jìn)行光學(xué)干涉哟忍，利用控制系統(tǒng)對延遲線發(fā)出指令進(jìn)行電子學(xué)層面的交互诫瑞。

　　絕對計量用來支持達(dá)到Michelson干涉儀的同相位條件，它是由干涉儀多個臂之間的光學(xué)路徑達(dá)到相干距離范圍之內(nèi)而構(gòu)成的融确，因此較高可見度的邊緣模式在儀器的聚焦平面上形成喘玄。

　　相對計量提供了對OPL變化的測量，從一個給定的初始值開始（這個數(shù)值是在達(dá)到同相位操作之后的數(shù)值）醒横，這個數(shù)值被控制系統(tǒng)利通過電動延遲線的精調(diào)級用于固定邊界圖案（OPD 10 nm）蝗悼。相對計量是基于Michelson 干涉儀計量的，具有納米級別的分辨率禁舌。OPD 干擾需要在對象觀測過程中進(jìn)行補(bǔ)償出募，它來自于熱學(xué)負(fù)載或是發(fā)生在衛(wèi)星內(nèi)部的振動（例如方向控制系統(tǒng)）等造成的衛(wèi)星結(jié)構(gòu)變化，通過儀器結(jié)構(gòu)权煎，傳遞至干涉儀鏡面蒂扇。

　　同相位系統(tǒng)實驗室演示器

　　同相位系統(tǒng)是望遠(yuǎn)鏡設(shè)計最為關(guān)鍵的部分。為了測試并且演示同相位系統(tǒng)的概念狱揩，即將干涉儀臂之間的OPL 通過一個自由度的延遲線進(jìn)行均衡喝暂，實現(xiàn)了一個實驗室演示器。MIT演示器由一個簡化的實驗室尺寸的光學(xué)干涉儀原型組成彻犁，實現(xiàn)了與高分辨率衛(wèi)星望遠(yuǎn)鏡相同的光學(xué)配置拓?fù)洹?/font>