Wavefront compensation using a spatial light modulator for high-resolution synthetic aperture remote sensing

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K20439
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0302:Electrical and electronic engineering and related fields
• Research Institution: Japan Aerospace EXploration Agency
• Principal Investigator: Hirose Makoto 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (30908760)
• Project Period (FY): 2021-08-30 – 2023-03-31
• Keywords: 補償光学 / リモートセンシング / MEMS / 形状可変鏡 / 地球観測

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to establish a wavefront control method for realizing on-orbit synthetic aperture telescopes. We proposed a modal decomposed stochastic parallel gradient descent (SPGD) algorithm for sequential wavefront control of a synthetic aperture telescope based on an evaluation metric defined from the measured scene structures. Numerical simulations and testbed experiments demonstrated that the proposed approach allowed us to achieve diffraction-limited imaging performance in synthetic aperture imaging systems.

Free Research Field

計測工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、多変数最適化手法であるSPGDアルゴリズムを波面補正素子制御に応用し、波面センサレス補償光学手法を確立した。最適化の際に、波面収差を直交関数列で展開するモード分解手法を導入し、収束の安定化と高速化を達成した成果は、本手法を時定数の短い大気擾乱の補償などにも応用できることを示唆した。提案手法によって実現した合成開口望遠鏡システムが静止軌道に配置されれば、数メートル級の地表面分解能において、指定した陸海域の常時および即時観測が可能になり、従来にない地球観測機能を得ることができる。