低轨道运动目标傅里叶望远镜发射器设计

　　傅里叶望远镜成像技术是一种主动光学综合孔径高分辨率成像技术. 它突破了望远镜口径的限制，使望远镜的分辨率与接收器孔径大小无关，并能透过大气湍流高分辨率成像[1]. 傅里叶望远镜利用经不同频率调制后的多束干涉激光主动扫描目标，用一个大接收器上的光电探测器测量目标反射强度信息，解调这些信号、得到不同空间频率点的傅里叶频谱，再通过逆傅里叶变换重建目标的图像. 同时，利用相位闭合与频率调制技术抑制大气湍流对成像的影响、消除激光束间的随机大气相位误差. 傅里叶望远镜成像技术，克服了自适应光学或子口径拼接使设备复杂化、无法从根本上解决分辨率与口径常规关系的问题. 可解决困扰人类几个世纪的大气扰动影响光学成像的难题，具有探测与识别远距离暗弱目标的突出优势. 理论上，傅里叶望远镜的角分辨率可达到纳弧度量级[2]，能获取同步轨道目标的高分辨率图像.

　　与单光源照射、多孔径接收的长基线干涉测量法相逆，傅里叶望远镜采用多孔径照射、单接收器接收. 选定激光的波长后，分辨率只取决于发射器阵列的基线长度. 合理设计、配置发射阵列，可得到所需图像分辨率的所有傅里叶分量. 发射器系统是傅里叶望远镜关键组成部分，直接影响整个系统的成像能力. 人们对相对于地球位置不变的深空目标成像的傅里叶望远术 ( Fourier telescopy，FT) 进行了广泛研究[3-8]，而对探测空间快速运动目标的傅里叶望远镜系统的研究仍处于系统概念设计与实验室演示阶段[9-11]. 虽有文献介绍傅里叶望远镜接收器的设计及其性能[6，12]，但尚无详细介绍发射器设计的文章. 本文针对低轨道 ( low earth orbit，LEO) 卫星等运动目标，设计了傅里叶望远镜发射器系统并进行了相应的理论分析与计算机仿真.

　　1 发射器阵列配置方案

　　发射器阵列设计为T 型基线配置阵列 ( 图1) .要实现对LEO 目标的快速成像，发射器阵列须同时发射多束干涉激光扫描目标. 这些从同一激光源经分束而成的每一束激光都是相干光，照射到目标后，形成相干条纹.

　　为降低信号激光源的功率并实现不同基线配置，将阵列中的发射器分成不同的组. 每组分配一束激光，由转发器将其分时转发到几个发射器. 在同一时刻，每组仅一个发射器发射激光束; 但在不同时刻，每组中的各发射器轮换发射激光束. 用作相位闭合参考的发射器布置在T 型阵列交叉处，它不属于任何分组且始终激活. 若发射器阵列的分组数目或转发器总数为Ng，每组中的孔径数目是Na，发射器的总数则为N_a× N_g+ 1.

　　转发器是一个可旋转的光学装置. 入射光经过转发器后，被反射偏转不同的角度，使出射光照射相应的发射孔径. 可旋转式转发器不但增强了系统的灵活性，还降低了系统对激光器功率的要求.