中国科学院南京天文光学技术研究所机构知识库

中红外光干涉技术在高分辨率天文观测、精密光学测量及红外探测等领域具有重要应用价值。然而，中红外系统在实际实现过程中不仅受到波前畸变的影响，还面临探测端热背景强、杂散光复杂以及器件匹配要求高等问题，这些因素都会降低干涉信号的可探测性。针对上述问题，本文围绕4f空间滤波在中红外光干涉系统中的应用开展了理论分析、仿真研究和实验探索。
首先，本文从波动光学、傅里叶光学和双光束干涉理论出发，建立了空间滤波与4f系统的理论基础，分析了波前像差、空间频率成分与干涉条纹形态之间的关系。随后，基于参考臂—测试臂结构，利用仿真方法在测试臂中引入像差相位面，基于带针孔光阑的4f空间滤波系统开展研究。结果表明，测试光中的波前像差会显著降低干涉条纹的规整性，而适当尺寸的小孔能够在一定程度上抑制高空间频率像差成分，改善条纹形态，但同时存在通光效率下降的问题。
在此基础上，本文进一步面向后续正式中红外光干涉实验，建立了合束后引入4f系统的探测端应用模型，分析其对总干涉场图样和背景分布的影响。为解释探测端背景问题，又在Zemax非序列模式下将测温相机内部发热元件等效为热辐射源，研究其经镜头出射、经外部反射镜反射返回并重新入射至探测面的杂散光传播与能量分布。分析结果表明，探测端热源及其回返背景会显著提高中红外探测面的背景水平，而在相机前引入4f系统与针孔空间滤波后，可对部分非目标背景成分产生一定抑制作用。
实验方面，本文已完成可见光双光束干涉实验，获得了明显的干涉条纹，验证了所设计光路结构的可行性。在此基础上，结合器件参数、仿真结果和探测端热背景分析，对后续中红外光干涉实验的实施条件与系统优化方向进行了讨论。研究表明，当前中红外实验具备光路结构和器件基础，后续应进一步围绕波前控制、探测端背景抑制以及4f系统的实验引入开展优化。
本文的研究为4f空间滤波在中红外光干涉系统中的应用提供了理论依据和仿真参考，并为后续正式中红外光干涉实验的实施与优化提供了可行的技术路径。