適応光学合成開口イメージング技術における圧電ファイバ位相変調器の応用

近年、光学合成開口イメージング技術は急速に発展している。複数の小開口系を用いて光学的手段により大開口系を合成する高解像度イメージング技術である。光学合成開口イメージング技術は、イメージングシステム全体をより小さく、より軽くする。そのため、これも地盤と天基大型望遠鏡システムの発展の重要な方向である。

適応型光学合成開口イメージングリモートセンシングシステムでは、環境やキャリアプラットフォームの振動などの要因が合成開口アレイ内の各サブ開口の位相誤差をもたらし、画像品質の劣化を招く。そのため、撮像品質を向上させるには、リアルタイムで位相誤差を測定し、補正する必要がある。CoreMorrowの圧電セラミック光ファイバ位相変調器は、これらの要件を満たすことができる。

光学合成開口イメージング技術の原理と組成

光学合成開口イメージング技術は、一定の空間位置に応じて複数の小開口光学ミラーまたは光学系を配列する。光路と反射鏡の調整と位相整合により、各サブ開口の光束が共通焦点平面上の同じ位相の要求を満たすことにより、光場のコヒーレント重畳と光の開口と等価な単一の大開口系の回折分解能を実現する。

波動光学理論によれば、従来の光学撮像システムの角度分解能は波長とシステム開口によって制限されている。作業帯域の場合、システムの角度分解能を高めるには、システムの開口部を増やすしかありません。実際の応用では、多くの要素がシステム開口の増加を制限している。光学合成開口イメージング技術の目的は、高解像度イメージングの要件を満たすために、光学的手段を介して大開口系をより製造しやすい小開口系と合成することである。

アダプティブ光合成開口イメージングリモートセンサの冗長補正模式図

上図は適応光学合成開口イメージングリモートセンダの冗長間隔補正の意図を示している。このシステムは圧電セラミック光ファイバ位相変調器を選択してリアルタイム位相補正を行う。光ファイバ縮小アレイにおける位相補正のための各光ファイバ位相変調器は、瞬時冗長情報位相差測定のために光学装置の前面に固定され、後レンズ群を通過し、最後にCCD上に結像され、冗長間隔補正のための情報は画像から抽出することができる。圧電セラミック光ファイバ位相変調器はコンピュータによって制御され、位相のリアルタイム補正を完了し、それによって現実時の高品質イメージングを実現する。

上図から分かるように、適応光学合成開口イメージングリモートセンサは外部環境の影響を受け、キャリアプラットフォームが振動した後、ファイバ縮小アレイの2つの開口間に位相誤差が存在する。瞬時冗長情報の光学位相差測定は装置測定の誤差信号の後に行われ、システムは圧電セラミック光ファイバ位相変調器を駆動し制御することによって位相誤差を補正する。

CoreMorrowは多様化したPZT圧電セラミック光ファイバ位相変調器を生産、販売し、大出力型、大変位型、小体積型、低温型などに分けることができ、各種光ファイバ位相変調応用に適している。CoreMorrow PZT圧電セラミックファイバ位相変調器は圧電セラミックの逆圧電効果を用いた。圧電セラミックコントローラは、PZT圧電セラミックに印加される電圧値を調整して、延伸される光ファイバの長さを制御する。また、駆動電圧の大きさは、引張された光ファイバの長さにほぼ線形であり、制御が非常に容易である。