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，光束經(jīng)過Michelson干涉儀八個臂的光學(xué)路徑長度（OPL）必須進行均衡，其誤差需要在工作頻帶相干長度的范圍之內(nèi)。對于一定的Michelson 干涉儀任務(wù)而言，經(jīng)過八個臂的光束的OPL必須將誤差均衡在100 nm之內(nèi)。如果達到了這個條件，就可以稱為干涉儀達到了“同相位”。在達到同相位條件之后，就可以使用望遠鏡進行觀測。在聚焦平面的圖像集成時間之內(nèi)，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，造成得到的圖形出現(xiàn)對比度損失。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，為了重建目標(biāo)原始圖像所需的必要信息也將丟失。

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），從而使用電動延遲線控制光學(xué)路徑差?？刂葡到y(tǒng)可以對激光干涉儀進行測量，將指令發(fā)送到延遲線上。

激光干涉法是至今為止用于測量長距離變化的最佳方法?？梢允褂枚喾N干涉方法，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）在用于測量光強的探測器上。探測器上的光強是干涉光線（波）的相對相位的函數(shù)，他們可以相互增強，也可以相互減弱。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。為了測量光學(xué)干涉儀兩個臂之間的長度差，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機構(gòu)開發(fā)），提供了兩個干涉儀臂之間光學(xué)路徑差的實際數(shù)值，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)），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），分辨率較高。

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

絕對計量用來支持達到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)路徑達到相干距離范圍之內(nèi)而構(gòu)成的，因此較高可見度的邊緣模式在儀器的聚焦平面上形成。

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)值是在達到同相位操作之后的數(shù)值），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）。相對計量是基于Michelson 干涉儀計量的，具有納米級別的分辨率。OPD 干擾需要在對象觀測過程中進行補償，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)，傳遞至干涉儀鏡面。

同相位系統(tǒng)實驗室演示器

同相位系統(tǒng)是望遠鏡設(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，即將干涉儀臂之間的OPL 通過一個自由度的延遲線進行均衡，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，實現(xiàn)了與高分辨率衛(wèi)星望遠鏡相同的光學(xué)配置拓?fù)洹?/span>

由于同相位系統(tǒng)概念是要控制望遠鏡臂之間的OPD變化，同相位系統(tǒng)的實驗室演示器帶有一條控制延遲線（CDL）能夠在（主要）臂上工作，它跟蹤另一條（從屬）臂的OPL 變化，還帶有一條擾動延遲線（DDL）作用在（從屬）臂上，和預(yù)測的體現(xiàn)在衛(wèi)星望遠鏡上的擾動PSD 相似，引入具有相同功率譜密度（PSD）的OPL擾動。實驗室演示器需要達到的性能必須與衛(wèi)星望遠鏡要求的性能一致。

控制延遲線由兩個執(zhí)行器組成：一個粗調(diào)臺式電動平移器和一個精調(diào)臺式壓電變換器。擾動線僅由壓電變換器組成。粗調(diào)器用來從比較大的OPD（例如1 mm）開始達到同相位條件。精調(diào)器用來在達到同相位狀態(tài)之后，控制并保持兩個干涉儀臂之間的OPD。