白曉泉，郭 良，馬宏財，許博謙，鞠國浩，徐抒巖

（1. 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所, 吉林 長春 130033；2. 中國科學院大學, 北京 100049；3. 中國科學院空間光學系統(tǒng)在軌制造與集成重點實驗室, 吉林 長春 130033）

1 引 言

隨著人類文明的不斷進步，天文學得到了極大的關注，并取得了長足的發(fā)展。一大批天文儀器的成功建造，激發(fā)了人類對“兩暗、一黑、三起源”的探索熱情[1]?！肮び破涫卤叵壤淦鳌保瑸榱丝辞甯h、能量更低的天體，需要提高望遠鏡的分辨率與集光能力，而提高兩者性能的有效手段之一便是增大望遠鏡的口徑。因此，近年來，天文望遠鏡的口徑記錄不斷被刷新。相比于地基望遠鏡，空間望遠鏡不受大氣擾動的影響，在天文觀測方面發(fā)揮著巨大作用。離軸系統(tǒng)相比于同軸系統(tǒng)不存在口徑遮攔，在橢率觀測等方面具有諸多優(yōu)勢[2]。因此，大口徑離軸天文望遠系統(tǒng)獲得了廣泛關注，保證其成像質(zhì)量具有重要意義。

光學系統(tǒng)的成像質(zhì)量通常取決于設計、加工以及裝調(diào)。對于離軸三反系統(tǒng)的設計，科研人員提出了一系列設計方法并設計出了滿足不同需求的三反系統(tǒng)[3]。大口徑光學反射鏡的加工、檢測技術也獲得了極大的關注，以中國科學院長春光學精密機械與物理研究所為代表的科研機構取得了豐碩的成果[4-7]。大口徑鏡面易受外熱流波動影響而發(fā)生曲率半徑的改變，針對曲率半徑誤差，白曉泉、許博謙等[8-9]基于矢量像差理論，先后分析了主鏡曲率半徑誤差對離軸兩反望遠系統(tǒng)、離軸三反望遠系統(tǒng)像差場的影響并提出了具有針對性的補償策略。對于離軸三反的裝調(diào)，鞠國浩、顧志遠、馬宏財?shù)萚10-14]對離軸系統(tǒng)裝調(diào)開展了深入的研究，基于矢量像差理論依次分析了橫向、軸向、旋轉失調(diào)對離軸系統(tǒng)像差場的影響，提出了具有一定價值的地面裝調(diào)、在軌調(diào)整理論，為離軸系統(tǒng)裝調(diào)打下了堅實的理論基礎。

當前，已經(jīng)建立了基于矢量像差理論的單一失調(diào)量對離軸三反像差場影響的解析表達式。然而，不同類型失調(diào)量對像差場影響的耦合特性尚未被揭示，定量化的解析補償關系尚未建立。因此，有必要對像差場耦合特性進行系統(tǒng)性研究，為進一步分析離軸三反像差場特性提供一定的理論指導。

本文針對軸向失調(diào)量與橫向失調(diào)量之間的像差耦合特性，建立了基于矢量像差理論的解析關系，分析了兩者耦合對像散、彗差的影響。然后，重點分析了兩類特殊的耦合關系及耦合條件，即橫向失調(diào)引入的像散、彗差與軸向失調(diào)引入的像散、彗差的補償關系（橫向失調(diào)引入的離焦不能補償軸向失調(diào)引入的離焦）。通過分析補償前后像差場的分布特征及RMS（Root Mean Square）波前誤差的變化情況（忽略離焦），揭示了實際裝調(diào)可能陷入的誤區(qū)，也提出了空間望遠鏡在軌調(diào)整策略。最后，通過實驗對本文結論進行了合理的驗證。

2 軸向失調(diào)量與橫向失調(diào)量耦合的解析關系

2.1 離軸系統(tǒng)矢量像差理論

基于光瞳坐標變換原理[2,15]，離軸反射系統(tǒng)的波像差可表示為：

當系統(tǒng)處于非標稱狀態(tài)（存在誤差）時，由Buchroeder 和Thompson 等[16]人研究成果可知，系統(tǒng)波像差可表示為:

文獻[16] 的研究表明：第一，軸向失調(diào)主要影響波像差系數(shù)，橫向失調(diào)主要改變像差場偏心矢量；第二，失調(diào)主要引起三階像差，包括離焦、像散、彗差、場曲及球差的改變。因此，式（2）可進一步整理為：

其中，場曲不影響成像質(zhì)量，球差改變量相對較小，空間望遠鏡通常配有擺鏡用來調(diào)整離焦及像面傾斜。因此，失調(diào)導致像散場、彗差場的改變成為在軌像質(zhì)保持關注的焦點。故基于三階像差理論，僅考慮三階像散、三階慧差時，失調(diào)狀態(tài)下系統(tǒng)波像差可進一步表示為[8,17]:

其中：ΔWklm j=KklmjΔdj，Kklmj為特定類型波像差系數(shù)關于反射鏡軸向失調(diào)（ Δdj）的敏感度，其可通過Seidel 像差理論進行解析計算。

2.2 實驗與仿真系統(tǒng)

為了驗證本文結論的可靠性，本文以實驗室現(xiàn)有的一套離軸三反系統(tǒng)為例，進行仿真與實驗驗證，如圖1 所示。該系統(tǒng)入瞳口徑為500 mm，光瞳沿y方向的離軸量為-460 mm（即→s=[0,-1.84]T），視場為0.6°×0.4°（視場在y方向偏軸-0.6°），根據(jù)解析關系可計算系統(tǒng)各個像差系數(shù)敏感度值，如表1 和表2 所示。根據(jù)消像散三反望遠系統(tǒng)結構特點可知，初級波像差系數(shù)對主次鏡間距變化比對次三鏡間距變化更敏感[18-19]，表1 和表2 也可以間接驗證上述結論。因此，在本文討論中，主要分析次鏡軸向間距改變量（ Δd1）對波像差系數(shù)的影響。

圖1 500 mm 離軸三反光路圖。（a）示意圖及（b）實驗圖Fig. 1 (a) Schematic diagram and (b) experiment device of the 500 mm off-axis three-mirror system

表1 波像差系數(shù)對主次鏡間距的敏感度Tab.1 Sensitivity of the wavefront aberration coefficient to the distance between primary and secondary mirrors(632.8nm/mm)

表2 波像差系數(shù)對次三鏡間距的敏感度Tab.2 Sensitivity of the wavefront aberration coefficient to the distance between the secondary andtertiary mirrors (632.8 nm/mm)

3 兩類失調(diào)耦合對像差場的影響

3.1 兩類失調(diào)耦合對像散場的影響

由式（4）可知，當橫向失調(diào)和軸向失調(diào)同時存在時，偏軸離軸三反系統(tǒng)的像散場增量可表示為：

對于兩類失調(diào)耦合對像散場的影響，結合解析表達式，從下面幾個角度進行探討：

3.1.1 與同軸系統(tǒng)比較

3.1.2 與兩反系統(tǒng)比較

與文獻[17]對比可知，離軸兩反系統(tǒng)的軸向失調(diào)主要影響0°像散，而離軸三反系統(tǒng)不僅影響0°像散，同時影響45°像散。這是因為離軸三反系統(tǒng)具有更大的有效視場，軸向失調(diào)對與視場相關的波像差系數(shù)W222、W131的影響不能被忽略（而離軸兩反系統(tǒng)在一定軸向失調(diào)范圍內(nèi)對W222、W131的影響可以忽略不計）。

3.1.3 與非偏軸系統(tǒng)比較

偏軸系統(tǒng)因標稱狀態(tài)即存在像差場偏移，故軸向失調(diào)與橫向失調(diào)的耦合不僅包括像差場偏心矢量與波像差系數(shù)改變量之間的耦合，還包括波像差系數(shù)改變量與原始像差場偏軸量之間的耦合。

為了驗證像散場解析表達式的指導性意義及上述結論的準確性，隨機生成一組失調(diào)量（XDESM=0.01 mm、YDESM=-0.03 mm、ZDESM=0.1 mm、ADESM=-0.002°、BDESM=-0.005°、XDETM=-0.03 mm、YDETM=0.02 mm、ZDETM=-0.05 mm、ADETM=0.001°、BDETM=-0.003°），此時特定視場點像散的改變量如表3 所示。同時，也給出了不同情況下的像散場分布圖，如圖2 所示。表3 第3 列和第4 列數(shù)值接近，證明該解析表達式可以準確求解失調(diào)導致的不同視場點像散系數(shù)的變化量。圖2 與參考文獻[17]中圖2 進行對比，可以驗證上述部分結論。

表3 不同方法獲得的像散系數(shù)差值Tab.3 The difference in the astigmatism coefficient obtained by different methods (λ=632.8 nm)

圖2 不同狀態(tài)下的像散場Fig. 2 FFDs (full field displays) for astigmatism in different states

3.2 兩類失調(diào)耦合對彗差場的影響

由式（4）可知，當橫向失調(diào)和軸向失調(diào)同時存在時，偏軸離軸三反系統(tǒng)彗差場增量可表示為：

對于兩類失調(diào)耦合對慧差場的影響，結合解析表達式，從下面幾個角度進行探討。

3.2.1 與同軸系統(tǒng)比較

由公式（3）可知，當→s為零時，關系式即為同軸系統(tǒng)波像差表達式。顯然，ΔW040j只影響球差場分布。當不為零時，系統(tǒng)即為離軸系統(tǒng)。根據(jù)矢量乘法，ΔW040j系數(shù)對應的光瞳關系將展開出項，即衍生的彗差項，且光瞳偏心矢量對這種影響進行了放大。因此，相比于同軸系統(tǒng)，離軸系統(tǒng)在引入球差的同時，也衍生出彗差且ΔW040j衍生出的彗差是視場常量彗差。

3.2.2 與兩反系統(tǒng)比較

與文獻[17] 對比可知，離軸兩反系統(tǒng)軸向失調(diào)主要影響90°彗差，而離軸三反系統(tǒng)不僅影響90°像散，同時影響0°彗差。這是因為離軸三反系統(tǒng)具有更大的有效視場，視場內(nèi)占據(jù)主導地位的不再是W040引入的常量彗差。軸向失調(diào)對與視場相關的波像差系數(shù)W131的影響不能被忽略。

3.2.3 與非偏軸系統(tǒng)比較

偏軸系統(tǒng)因標稱狀態(tài)下即存在像差場偏移量，設計狀態(tài)下的像差場偏心矢量與新波像差系數(shù)（軸向失調(diào)導致）相互作用，導致像差分布發(fā)生改變，進一步導致軸向失調(diào)與橫向失調(diào)耦合。

為了驗證彗差場解析表達式的指導性意義及上述結論的準確性，針對上一組隨機失調(diào)量，確定特定視場點彗差的改變量，如表4 所示。同時，也給出了不同情況下的彗差場分布圖，如圖3所示。表3 中第3 列和第4 列數(shù)值差異較小，證明了慧差場解析表達式描述任意視場點彗差系數(shù)改變量的準確性。圖3 為與參考文獻[17]中圖3的對比結果，其可以證明上述部分結論的準確性。

表4 不同方法獲得的彗差系數(shù)差值Tab.4 The difference in the coma coefficient obtained by different methods(λ=632.8nm)

圖3 不同狀態(tài)下的彗差場Fig. 3 FFDs for the coma in different states

4 像差場補償關系

針對大口徑望遠系統(tǒng)，無論是地面裝調(diào)還是在軌調(diào)整，通常采用測量不同視場的波前像差（如Fringe Zernike 系數(shù)）的方法來調(diào)整光學系統(tǒng)[20]。上一章從內(nèi)在機理層面揭示了不同失調(diào)量對像差場（波前像差）影響的耦合特性，本章將針對單一橫向失調(diào)量與軸向失調(diào)量的耦合關系展開深入的研究，揭示不同失調(diào)量對像差場影響的補償關系，這對校正系統(tǒng)成像質(zhì)量具有重要意義。

為了近一步分析橫向失調(diào)與軸向失調(diào)之間的補償關系，本節(jié)將簡化像散、彗差與不同失調(diào)量之間的解析關系。根據(jù)矢量像差理論，由式（5）、式（6）及像差場偏心矢量表達式可知，由失調(diào)引起的波像差（各主要像差系數(shù)）凈改變量在視場中呈現(xiàn)線性分布，線性成分之外的高階量可以忽略不計，所以，波像差系數(shù)增量可以進一步整理為：

其中： ΔCj為視場坐標=(hx,hy)處由失調(diào)引起的第j項像差系數(shù)（j取5，6，7，8，分別表示0°像散、45°像散、0°彗差和90°彗差）改變量，v表示失調(diào)量向量，包含橫向失調(diào)和軸向失調(diào)，Pj，Qj以 及Oj為相應的線性比例系數(shù)，它們都是失調(diào)量向量v的線性函數(shù)。Pj，Qj以 及Oj可由式（5）和式（6）進行計算，也可以通過光學軟件進行計算。進而，通過式（7）可以計算（0.3°，-0.8°）視場對不同失調(diào)量的敏感度，如表5 所示。

表5 像差系數(shù)對失調(diào)量的敏感度Tab.5 Sensitivity of the aberration coefficient to misalignment(632.8nm/mm and 632.8nm/°)

4.1 軸向失調(diào)補償橫向失調(diào)

橫向失調(diào)存在8 個自由度，即次鏡和三鏡關于x軸和y軸的偏心和傾斜，而軸向失調(diào)只有一個自由度即次鏡沿z軸移動，理論和實踐均可證明：主動調(diào)整次鏡的軸向距離不具備完全補償橫向失調(diào)的能力[11]。本小節(jié)主要揭示在調(diào)整過程中，軸向失調(diào)量和部分橫向失調(diào)量之間的補償關系。

Thompson 早期研究成果表明次鏡沿x軸方向偏心與次鏡繞y軸傾斜、次鏡沿y軸方向偏心與次鏡繞x軸傾斜對像差場的作用機理一致[21]。張曉彬[1]等的研究成果揭示出在一定范圍內(nèi)三鏡橫向失調(diào)與次鏡橫向失調(diào)具有明確的補償關系，即三鏡橫向失調(diào)對部分像差場的影響可以等效轉化為次鏡橫向失調(diào)對部分像差場的影響。此處為揭示補償像散場后彗差場的變換情況及補償彗差場后像散場的變換情況，選取次鏡偏心失調(diào)引入的像差與軸向失調(diào)引入的像差之間產(chǎn)生的補償關系進行分析。

通過式（7）可以得出：在一定失調(diào)范圍內(nèi)，像散場的耦合主要源自次鏡軸向失調(diào)與次鏡沿y軸方向偏心產(chǎn)生的 0°像散；彗差場耦合主要源自次鏡軸向失調(diào)與次鏡沿y軸方向偏心產(chǎn)生的90°彗差。與離軸兩反系統(tǒng)不同的是，在補償?shù)倪^程中二者引入的45°像散和0°彗差不再能直接被忽略。表5 可以證明上述結論。

4.1.1 優(yōu)先補償像散場時對彗差場的影響

當以像散場最小為調(diào)整目標時，解析關系為：

式中：vi指的是次鏡軸向失調(diào)與次鏡沿y軸方向的偏心。

為更直觀地揭示以像散場改變量最小為目標進行軸向失調(diào)補償橫向失調(diào)時像散場與彗差場的分布情況，隨機選取橫向失調(diào)YDESM=0.1 mm 為例進行說明，通過式（8）可計算軸向補償量，為ZDESM=-0.32 mm，補償前后像散場、彗差場分布如圖5 所示（失調(diào)和補償引入的像面傾斜和離焦可以通過擺鏡進行調(diào)整，分析時不做考慮）。

圖5 以彗差場改變量最小為目標進行補償時像差場分布Fig. 5 Aberration field distribution when the minimized coma field change is set as the goal for compensation

比較圖4（b）和圖2（a）可以發(fā)現(xiàn)：在一定范圍內(nèi)，通過調(diào)整軸向間距引入像散可以在一定程度上補償軸向失調(diào)引入的像散，且主要補償?shù)氖?°像散（與光瞳偏心矢量相關）。同時可以發(fā)現(xiàn)在補償像散時，彗差場分布偏離設計狀態(tài)。

圖4 以像散場改變量最小為目標進行補償時像差場分布Fig. 4 Aberration field distribution when the minimized astigmatism field change is set as the goal for compensation

4.1.2 優(yōu)先補償彗差場時對像散場的影響

當以彗差場最小為調(diào)整目標時，解析關系為：

其中：

為了分析優(yōu)先補償彗差場對系統(tǒng)像差場的影響，同樣以橫向失調(diào)YDESM=0.1 mm 為例進行說明，通過式（11）可計算軸向補償量，為ZDESM=-0.16 mm，補償前后像散場、彗差場分布如圖5所示。

比較圖5（a）、圖4（c）和圖3（a）可以發(fā)現(xiàn)，在一定失調(diào)范圍內(nèi)，通過主動調(diào)整軸向距離可以使彗差場分布趨向于設計狀態(tài)。比較圖5（b）、圖4（a）和圖2（a），可以發(fā)現(xiàn)補償彗差場時像散場同時減小，但沒有補償至設計狀態(tài)。

對比圖4 和圖5 及對比求解的軸向調(diào)整值，可以得出：優(yōu)先補償像散時，彗差將偏離設計狀態(tài)。優(yōu)先補償彗差時，像散將得不到有效的補償，這與兩反系統(tǒng)軸向失調(diào)補償橫向失調(diào)具有相似性，然而，同時可以證明離軸三反補償與離軸兩反補償具有一定差異：根本原因為離軸三反視場更大，軸向失調(diào)引入的不再僅僅是常量像散。

為了更加全面地評價補償過程中對光學系統(tǒng)像質(zhì)的影響，本文給出不同狀態(tài)下的RMS 波前像差分布（注：從CodeV 軟件讀取的RMS 波前誤差沒有去除離焦及傾斜，故全視場RMS 波前誤差因折轉鏡位姿的不同略有不同），如圖6 所示。從圖6 可以看出：無論優(yōu)先補償像散場還是彗差場，系統(tǒng)RMS 波前誤差都會降低，但優(yōu)先補償像散場，系統(tǒng)具有更好的像質(zhì)。這與解析理論的推導結果是一致的。基于此，可以得出一個對系統(tǒng)調(diào)整有價值的結論，即系統(tǒng)在裝調(diào)階段出現(xiàn)一類像差場接近設計狀態(tài)，而另一類像差場偏離設計狀態(tài)，那么兩類失調(diào)可能處于補償狀態(tài)，可以微小調(diào)整軸向間距后再次調(diào)整橫向失調(diào)，觀察系統(tǒng)像差場變化規(guī)律，進而完成系統(tǒng)裝調(diào)。

圖6 利用軸向自由度補償橫向失調(diào)過程中不同狀態(tài)全視場波前誤差RMS 分布Fig. 6 Full-field distributions of RMS wavefront error for different states in the process of compensating the aberrations induced by lateral misalignments using axial mialignments

4.2 橫向失調(diào)補償軸向失調(diào)

系統(tǒng)RMS 波前誤差與不同類型像差之間具有如下關系：

其中：nCj代表不同類型像差系數(shù)對RMS 波前誤差的權重因子。

空間望遠鏡通常配備擺鏡進行調(diào)整像面傾斜和調(diào)焦，需要注意的是，如果空間望遠鏡在軌像差場存在一定離焦時，不太容易判斷出其是由次鏡失調(diào)產(chǎn)生的還是由擺鏡失調(diào)產(chǎn)生的。因此，在不考慮離焦及高階像差時，在軌橫向失調(diào)補償軸向失調(diào)的目標函數(shù)可以表示為：

其中：v依次取次鏡的5 個失調(diào)量，包括軸向失調(diào)和橫向失調(diào)。

當式（15）取最小值時，系統(tǒng)處于最佳的補償狀態(tài)，為了驗證橫向失調(diào)補償軸向失調(diào)的可行性及上述目標函數(shù)的可靠性，隨機選取次鏡軸向失調(diào)ZDESM=1 mm 進行驗證。通過式（15）可計算橫向調(diào)整量為：YDESM=-0.054 8 mm；ADESM=0.036 8°（這里必須說明，通過4.20 式求取的次鏡橫向位姿補償調(diào)整量并不是唯一的，與選取的優(yōu)化算法及優(yōu)化算法極值點相關。該實例可以證明通過主動調(diào)整橫向位姿，可以有效補償軸向失調(diào)對像差場的影響）。補償前后的像差場、彗差場分布如圖7 所示，補償前后的RMS 波前誤差分布如圖8 所示。比較圖7（a）和圖2（a）可以發(fā)現(xiàn)，像散場均值接近設計狀態(tài)，但全視場像散場分布形式發(fā)生了改變，邊緣視場45°像散成為主要像差成分。比較圖7（b）和圖3（a）可以發(fā)現(xiàn)，彗差場分布同樣偏離設計狀態(tài)，彗差方向已經(jīng)發(fā)生改變。但比較圖8（b）和圖6（a）可以看出RMS 波前誤差分布接近設計狀態(tài)。

圖7 橫向失調(diào)補償軸向失調(diào)時不同階段像差場分布Fig. 7 Aberration field distribution in different states when the lateral misalignment compensates for the axial misalignment

圖8 利用橫向位姿自由度補償軸向失調(diào)（ZDE_SM=1mm）前后全視場RMS 分布Fig. 8 Full-field distributions of RMS wavefront error before and after compensating the aberrations induced by axial misalignments (ZDE_SM=1mm) using lateral mialignments

軸向失調(diào)只有正負兩個方向，同時隨機選取次鏡軸向失調(diào)ZDESM=-1 mm 進行驗證，校正前后RMS 波前誤差分布如圖9 所示。比較圖9（b）和圖6（a）可以看出RMS 波前誤差分布接近設計狀態(tài)，但補償后系統(tǒng)平均RMS 波前誤差略高于設計狀態(tài)。

圖9 用橫向位姿自由度補償軸向失調(diào)（ZDE_SM=-1mm）前后全視場RMS 分布Fig. 9 Full-field distributions of RMS wavefront error before and after compensating the aberrations induced by axial misalignments (ZDE_SM=-1mm) using lateral misalignments

離軸兩反橫向失調(diào)補償軸向失調(diào)可以使像散場、彗差場分布形式接近設計狀態(tài)[17]，但離軸三反補償后可以降低系統(tǒng)有效視場內(nèi)像散、彗差的平均值，不能恢復到設計狀態(tài)，這可由式（4）給出原因，即軸向失調(diào)導致的與視場相關的像差系數(shù)的改變對系統(tǒng)像差場的影響不能被忽略。

5 實驗驗證

為了驗證離軸三反軸向與橫向失調(diào)量像差耦合解析表式的準確性，及橫向失調(diào)補償軸向失調(diào)可行性，本文以實驗室現(xiàn)有系統(tǒng)為例進行實驗驗證，實驗原理及實際光路圖如圖1 所示（因干涉儀測量受振動、氣流等多種因素影響，本結果為外界干擾小的情況下獲得的）。該光路主要由平面反射鏡、離軸三反系統(tǒng)、4D 干涉儀和相關輔助機械及電子設備組成。具體實驗流程如下：

（1）完成系統(tǒng)裝調(diào)，用干涉儀測量中心視場波前像差并記錄，測量結果如圖10（a）（彩圖見期刊電子版）所示。

（2）通過六軸平臺調(diào)整次鏡，使次鏡產(chǎn)生一定的軸向失調(diào)（為同時驗證仿真的可靠性，失調(diào)量依然為1 mm），然后通過六軸平臺合理調(diào)整擺鏡，用干涉儀測量與步驟（1）對應的中心視場的波前像差并記錄，測量結果如圖10（b）（彩圖見期刊電子版）所示。

（3）通過式（14）計算次鏡橫向調(diào)整量，為YDESM=-0.054 8 mm;ADESM=0.036 8°；

（4）將步驟（3）計算的調(diào)整量輸入到六軸平臺，調(diào)整次鏡到預定位置并通過六軸平臺合理調(diào)整擺鏡位置；

（5）用干涉儀測量中心視場波前像差并評價補償效果，測量結果如圖10（c）（彩圖見期刊電子版）所示。

圖10 不同狀態(tài)下干涉儀測量結果（去除部分高頻量）Fig. 10 Measurement results with interferometer under different conditions (remove some high frequency)

比較圖10（c）和圖10（b）可以得出：在一定范圍內(nèi)，橫向失調(diào)對軸向失調(diào)具有良好的補償效果，比較圖10（c）和圖10（a）可以看出，RMS 波前誤差改變量小于0.02λ，該補償策略具有實際應用價值。

6 結 論

本文根據(jù)離軸三反系統(tǒng)軸向失調(diào)與橫向失調(diào)像差場耦合解析關系，分析了軸向失調(diào)與橫向失調(diào)對像散場、彗差場影響的耦合特性，揭示了兩者耦合導致系統(tǒng)裝調(diào)或在軌調(diào)整波前像差處于局部極值的內(nèi)在機理，提出了主動調(diào)整次鏡橫向位姿補償軸向失調(diào)引入的像散、彗差的在軌調(diào)整策略（橫向失調(diào)引入的離焦不能補償軸向失調(diào)引入的離焦）。通過仿真及實驗結果可以發(fā)現(xiàn)：在一定范圍內(nèi)，通過調(diào)整次鏡橫向位姿可以補償次鏡軸向失調(diào)對像差場的影響（忽略離焦）。由實驗系統(tǒng)可看出，當軸向失調(diào)誤差在±1 mm 范圍時，RMS 波前誤差改變量小于0.02λ。同時，也可以得出：當離焦較小時，望遠鏡在軌因失調(diào)導致像質(zhì)退化時，可優(yōu)先調(diào)整次鏡橫向位姿進行校正。