随着天文技术的不断进步,采用积分视场单元(Integral Field Unit,IFU)的三维成像技术逐渐成为天文科研人员在制作天文望远镜时所采用的主流技术。该技术可以实现望远镜的观测效率和空间分辨率的提升。积分视场单元作为核心部件,其性能的好坏直接影响后续的光谱分析进而影响整个天文望远镜的品质。本文通过仿真、建模以及实验对课题组制作成型的积分视场单元的光纤焦比退化特性测试方法进行研究。本文首先介绍了被测积分视场单元的设计原理,并对其中所用的阶跃型多模光纤的传输理论分别从几何光学和物理光学的角度进行了阐述。在此基础上,介绍了光纤焦比退化的现象,并对产生焦比退化的因素进行分析。本文理论部分还对焦比测试的CCD拍图法进行了介绍,为后续的焦比测试系统提供理论依据。积分视场单元中的所有光纤焦比逐一测量的工作量巨大且非常困难,针对这一情况采取光路系统变换的焦比测试方法。首先,对光路变换法中的变换系数误差进行分析,并利用Zemax仿真进行变换系数的求解。仿真结果表明:光纤在距离光轴-5～5 mm的径向偏移范围内,光路系统对于光纤的出射焦比的变换系数变化可认为是常数。针对微透镜阵列与光纤阵列的失配情况,利用Zemax进行仿真得出结论:径向偏差在9μm范围内对光纤出射焦比无影响;轴向偏差在实际制作工艺下不会对焦比退化产生影响;角度偏差对焦比退化特性的影响最为明显。针对多光纤出射光斑由于混叠而无法对单独光纤光斑进行分析的问题,利用图像处理的方法成功将单光纤光斑从复合的条形斑中解离出来,让我们可以对单光纤光斑进行数据处理,从而获得对应光纤的焦比。在不采取光路变换方法的情况下,采用光斑能量场建模的方法计算积分视场单元整体焦比。利用超高斯模型、平顶高斯模型以及双高斯模型对光斑直径所在直线的能量分布进行二维拟合,并将拟合效果最好的阶数N=4的超高斯模型和阶数N=2平顶高斯模型进行三维拓展得到光斑拟合能量场分布。利用函数形式相对简单的超高斯模型进行N根光纤叠加的能量场模拟积分视场单元出射的条形斑,求解每根光纤出射光斑EE90直径内纵向中心线所占的能量占比。利用仿真得到的能量占比标准对采集的积分视场单元的条形斑进行EE90直径求解,利用直线拟合法求出每根光纤的焦比退化情况。