毫米波稀疏孔径成像的光学相位控制与主动校准

本文主要探讨了在被动毫米波（PMMW）稀疏孔径（SA）上转换成像系统中的光学相位控制问题。毫米波技术因其高频率和穿透能力，在无线通信、遥感和成像等领域有着广泛的应用前景。然而，随机的光载波相位误差可能对成像质量产生负面影响，尤其是在采用稀疏孔径设计时，由于部分光学元件的缺失或不均匀性，这些误差变得更加显著。 作者们首先构建了一个两通道模型，通过对随机相位误差的特性进行深入分析，揭示了它们如何影响成像系统的性能。这个模型有助于理解误差产生的根源，如干涉图案的失真、信号强度的波动等。通过模拟研究，他们发现相位控制对于提高成像清晰度和减少伪影至关重要。 为了克服这一挑战，研究人员提出了基于随机梯度下降算法（Stochastic Parallel Gradient Descent，简称SPGD控制器）的主动光学控制策略。SPGD控制器是一种优化算法，通过迭代更新光学元件的相位，逐步减小误差并趋向于最优解。这种方法的优势在于能够实时校准并适应不断变化的环境条件，确保系统的稳定性和成像精度。 在验证其可行性的实验中，作者构建了一套包含两个通道的光纤阵列系统，将SPGD控制器应用于实际操作中。通过模拟和实验结果的对比，展示了该控制器的有效性，它不仅显著降低了相位误差，而且提高了图像的信噪比和空间分辨率，从而证明了在PMMW SA上转换成像系统中采用SPGD控制器是切实可行的。 总结来说，这篇文章的核心贡献在于提出了一种有效的相位控制策略，结合了理论模型和实际应用，对于提升毫米波稀疏孔径成像系统的性能具有重要的指导意义。对于那些在毫米波成像领域工作的工程师和技术人员来说，理解并掌握这种光学相位控制技术，无疑会增强他们在复杂环境下的成像能力。