光纤面板是一种由数以百万计的光纤组成的大面阵刚性无源光纤传像器件,其最重要的优点是可以在不同形状的输入与输出端面,实现一比一图像传递。光纤面板具有代表性的应用是作为同心光学相机的中继传像器件,以解决同心物镜的半球形焦面无法与平面图像传感器相耦合的问题。同时,多个光纤面板通过特定空间布局,拼接后可实现上亿乃至十几亿像素的大幅面成像。然而,由于光纤面板在图像传递过程中会产生损耗以及光纤面板自身结构的离散采样特性,光纤面板的引入势必会造成同心光学相机的成像质量下降。因此,本文在天基空间目标监视领域背景下,针对质心定位精度、调制传递函数以及探测信噪比等三种光纤面板传像性能,进行了系统地理论推导以及仿真实验研究。探究不同参数的光纤面板对上述像质因素的影响程度,通过选择合适的光纤面板参数,以达到降低因光纤面板的加入所造成的像质损失的目的。主要研究工作示下:(1)建立了“同心物镜半球形焦面-光纤面板-图像传感器感光面”的两级二维离散采样耦合模型,提出了一种基于光纤耦合中继传像系统的质心定位精度的求取方法。得出结论:通过控制光纤面板参数,使得质心定位精度维持在0.03pixel量级,实现了因光纤面板的引入所造成的质心定位精度损失的降低。光纤面板和图像传感器之间的相对初始位置所造成的质心定位精度下降幅度几乎一致且维持在0.01pixel以内。(2)建立了一种基于光纤面板的调制传递函数模型。探究了光纤直径、光纤芯径比、光纤排布方式以及光纤面板球形端面对光纤面板的调制传递函数的影响机理。得出结论:当光纤直径越小且光纤芯径比越小时,光纤面板的调制传递函数越高,且其主要由光纤直径决定,受光纤芯径比的影响较弱。在同等光纤参数下,光纤呈正六边排布的光纤面板的调制传递函数要优于光纤呈正方形排布的光纤面板的调制传递函数。(3)建立了一种基于光纤中继传像系统的探测信噪比模型。探究了光纤面板对同心光学相机的探测信噪比的影响机理,表明了光纤面板的透过率是影响探测信噪比的主要因素,并分析了其对探测信噪比的具体影响程度。得出结论:提高光纤面板的透过率,可以减缓系统探测信噪比的降低以及阈值探测信噪比的增高。光纤面板透过率大于0.5时,系统探测信噪比大于3,满足项目要求探测信噪比。本文旨在探明光纤面板对质心定位精度、调制传递函数以及探测信噪比等三种传像性能的影响机理,为实际光纤面板的选型提供了一些指导建议。同时也为同心光学相机整体性能的提升打下了坚实的基础。本文的研究对其他的离散传像器件也有一定的借鉴作用。