理论研究表明,望远镜的分辨能力是由其口径大小决定的。随着生产生活需求以及研究层次的不断提高,为了更清楚、更高效地进行天文观测和研究,无数学者逐步改良望远镜结构与工艺,望远镜性能得到不断提升,在科技国防、生产生活等诸多领域发挥着越来越大的作用。受限于面型精度、加工运输、制造成本等因素,现阶段8m直径已是单镜面望远镜的口径极限,采用若干小口径的子孔径等效为一个大口径的合成孔径望远镜成像系统势必成为未来大型光学望远镜系统的发展趋势。但是采用合成孔径系统的结构方式也同时引入了一个问题,各个子孔径间存在不同程度的失调误差,必须通过主动控制进行对齐和相位调整,才能获得与等效单镜面相当的空间分辨率。目前正在运行的合成孔径望远镜系统都配备了适合自身的误差补偿修正系统,以确保望远镜系统能够按照既定技术指标高效工作,这一过程称之为共相,四棱锥传感器由于其空间采样率和光能利用率的优势,具有十分广泛的应用前景。本文着眼于基于四棱锥传感器的共相方法,主要在以下方面展开研究工作:1.由望远镜发展的局限性和瓶颈展开,介绍了合成孔径系统的解决办法,并对目前合成孔径系统的发展现状作了总结,指出合成孔径成像系统达到设计成像指标的关键是实现各个子孔径间的共相,列举并阐述了几种目前较为成熟的共相方法。2.由傅里叶光学入手,从数理角度分析合成孔径系统能够提高成像分辨率的原因,指出合成孔径成像系统的解决方案中对成像质量至关重要的失调误差,分析了共相误差对合成孔径系统成像的影响,并利用MATLAB、Seelight等平台仿真子孔径的倾斜和平移误差对点扩散函数和远场光斑的影响。3.介绍四棱锥传感器在单镜片望远镜波前探测中的工作原理,提出近共相时可以以一种简便的信号和误差的正弦关系探测共相误差。仿真验证了存在共相误差时四棱锥传感器的探测信号变化情况以及误差和信号存在的曲线关系,证明了四棱锥传感器共相误差探测和校正的步骤,通过这些仿真分析为后面实验系统的设计提供理论基础。4.利用实验室现有仪器和资源,设计并搭建了四棱锥传感器共相实验系统,对四棱锥传感器的信号-误差曲线进行了实验拟合,并在分块反射镜的双孔径和7孔径合成模式下开展了基于四棱锥方法的共相实验。实验结果表明基于四棱锥传感器的共相方法可以有效减小各子孔径间的失调误差,显著提升成像质量。分析思考了实验过程中的误差,为今后的工作提供了支持和基础。