利用OptisWorks对红外热像仪进行内部杂散光分析

用OptisWorks光机仿真软件,对Catherine-FC热像仪的内部杂散光进行仿真分析,计算了系统内部各主要部件的表面辐射能量,并针对该产品的设计特点,分析计算了4种情况下的内部杂散光大小和2种情况下的像面照度分布情况,也分析了5个表面发射率值对应的像面杂光通量,使我们进一步了解到,在FC热像仪中,异形冷屏和球面反射镜组合在抑制内部杂光方面起到不可替代的作用,为类似红外系统的设计,提供了一种新的途径和思路.     

高光谱成像仪的杂散光分析

杂光分析是保证高光谱成像仪成像质量的关键技术之一。详细分析了高光谱成像仪光学系统的杂散光,设计了R-C前置镜的遮光罩和挡光环,并用Tracepro软件对高光谱成像仪光学系统进行了光机建模,分析了系统的一次、二次散射面,根据重要杂散光路径设置重点采用,计算出0.5°~40°不同离轴角度下的点源透射比值,从而得到地球表面反射光在像面产生的照度为5.5×10-3W/m2,小于中心视场光线在像面照度的3.5%,满足系统抑制杂散光的要求。     

复杂光学系统鬼像分析的单向链表实现算法

光学系统的杂散光极易在系统内形成多个鬼像，严重影响光束质量和传输特性。主要研究了复杂光学系统中折射面的多次反射和衍射面的多级衍射而形成的杂散光及其数学模型与计算方法，提出了一种采用单向链表数据结构进行鬼像分析的更加简洁、高效的实现算法。编制了专门的杂散光分析软件，实例计算表明，采用该软件可以快速地分析含衍射元件的复杂光学系统的杂散光，全面描述鬼像在像面的位置和能量分布，分析结果对在光学系统设计阶段排除鬼像的潜在危害具有重要参考价值。     

多谱段相机红外光学系统杂散辐射分析

杂散辐射是影响多谱段红外相机成像性能的主要因素。为了确保系统在各种工作状况下正常运行,需要分析并抑制相机光学系统中的杂散辐射。在详细分析了其红外光学系统中杂散辐射主要来源的基础上,针对系统特殊的光机结构,在杂光分析软件中建立光机系统模型;围绕遮光罩选取了8个太阳方位、16个离轴角进行光线追迹,得到太阳杂光在像面上产生的辐照度,据此来评价系统杂散辐射水平;同时分析了指向镜滚动轴和俯仰轴在两个方位内的转动以及地球大气杂散辐射对像面辐照度的影响。最后,对于影响严重的杂散辐射,进行了有效的抑制措施。结果表明,可以忽略地球大气的杂散辐射,当太阳杂光入射角大于58时,系统能满足对像面辐照度的技术要求,多谱段相机红外光学系统可在此范围内正常工作。     

基于Ronchi光栅检测非球面镜系统中的杂光现象分析

为指导某600 mm口径的双曲面反射镜的加工,设计了Ronchi光栅检测系统。针对系统检测过程中存在的杂光现象,分析产生该现象的原因,并提出相应的解决方案。结果表明,在光线两次经过光栅的光路结构中,分光棱镜的剩余反射率大于5%时,像面处暗条纹的照度增大27倍,条纹明暗对比度下降,难以分辨;随着光栅剩余反射增加,条纹中心产生亮斑现象,条纹无法分辨。条纹面正对分光镜的亮斑区域的背景照度增加40多倍,玻璃面正对分光镜的亮斑区域的背景照度增加80多倍。通过优化系统结构,对分光镜与光栅进行替换与表面处理,有效解决了杂光问题,提高了像面条纹对比度。     

元件缺陷对红外光学系统杂散辐射特性的影响

针对红外光学系统元件表面缺陷问题，基于米氏散射理论定量分析了不同疵病等级光学元件表面散射特性，讨论了光学元件表面双向散射分布函数（BSDF）的变化规律，进而建立光学元件不同疵病等级的散射模型。在此基础上，以双子望远镜系统为例，利用ASAP光学分析软件对其主镜在不同疵病等级的情况下，到达探测器像面上的系统自身热辐射通量及其分布进行了仿真计算，并根据有效发射率的定义，对系统杂散辐射性能进行了定量评价。研究分析发现:光学元件不同疵病等级不仅会造成系统杂散辐射特性及其在探测器像面上的辐射通量分布发生变化，而且还会导致其有效发射率发生变化。对主镜疵病等级分别为0、I-10、I-20、I-30、II和 III的情况，计算得到系统有效发射率分别为2.19%、2.34%、2.46%、2.59%、2.72%和3.08%。由此可见，随着疵病等级的增加，系统杂散辐射性能逐渐降低。实际工作中，必须严格控制光学元件表面疵病等级。     

光学系统杂散光分析

杂散光是光学系统中所有非正常传输光的总称，杂散光对光学系统性能的影响因系统不同而变化。因此，在现代光学设计中，杂散光分析成为光学设计工作中的一个重要环节。杂散光产生的原因比较复杂，讨论了漏光和透射面残余反射引起的杂散光，针对漏光杂散光给出了高密度取样的分析方法，对于残余反射的杂散光建立了带能量因子的光线光学模型和光线二叉树的数据结构，在保证计算精度的同时减少了计算时间。对一个卡塞格林光学系统进行了漏光杂散光分析和光学表面残余反射杂散光的近轴与实际光线分析，得到减少杂散光的措施，达到了杂散光分析的目的。     

基于光线追迹的红外探测光学系统杂散辐射研究

杂散辐射分析与抑制是红外探测光学系统设计的重要环节,杂散辐射增加了系统的噪声,降低了红外探测系统对目标的探测能力。首先对红外探测系统杂散辐射源进行了分析,对基于光线追迹的杂散辐射分析理论进行了介绍,并结合具体的红外探测光学系统实例,提出了反向光线追迹的思路,分析系统关键表面的特性,提出了给机械表面涂覆吸收膜的方法来抑制系统的杂散辐射,分析结果满足杂散辐射抑制的要求。     

红外仿真中像面最大温差的计算方法

针对红外仿真系统中杂散辐射会影响模拟像面温度均匀性的问题,提出了像面温度偏差这一概念,并给出了像面最大温度偏差值的计算方法.建立了用于计算像面最大温差的红外仿真系统简化模型.定义了能反映像面温度变化的局部辐照度偏差系数.推导了局部辐照度偏差系数与像面最大温差的表达式,给出了红外仿真系统像面最大温差的一般计算步骤.通过实际算例演示了该计算方法,并设计了验证实验.结果表明,测试得到的像面最大温差均在理论计算数值范围内,从而验证了该方法的正确性和有效性.     

大功率激光光学系统杂散光分析的数据结构

文中主要研究发功率激光光学系统光学表面多次反射而形成的杂散光及其数学模型与计算方法，提出了杂散光分析的二叉树数据结构。利用这种数据结构，作者编制了激光光学系统杂散光分析软件，针对两个实例建立了近轴鬼光束树。实例计算表明，采用该数据结构可以全面描述杂散光状况，并根据设计人员的要求捕捉危害较大的鬼像。     

空间光学系统中红外杂散辐射的抑制方法

根据红外系统中的不同杂散辐射源,分析了杂散辐射的内因和外因.列举了从机械面和光学面上抑制红外杂散辐射的具体措施,提出了选择红外涂层的方法.对一台空间红外仪器设置了里奥光阑,并通过地面试验和在轨测试评价了其抑制红外杂散辐射的有效性.     

空间可见光相机的杂散光分析与抑制

当空间可见光相机对地物目标进行成像时,视场内外的辐射会引起像面上产生杂散辐射,从而降低相机的成像质量,严重时可能会造成相机无法正常工作。为了提高相机的成像性能,介绍了可见光系统中杂散光的产生机理及其抑制措施,建立了相机的光机模型,分析了系统的杂散光,改进了遮光系统的设计。利用建立的杂光系数测量装置测量了相机镜头的杂光系数,并验证了建模分析结果。     

不同结构地基光电探测系统的杂散光抑制

分析了不同结构形式的地基折反式光电探测系统的杂散光特性,讨论了相应的杂散光抑制方法.针对有无中间像面的光学系统,分别给出了两种不同的杂散光抑制方案,并对其中的长波红外系统进行了自身辐射分析.结果表明:对于无中间像面的折反系统,外遮光罩可以更好地抑制大离轴角度的杂散光;对于有中间像面的折反系统,采取光阑组合和设置主镜内遮光罩的方式就可以很好地抑制外部杂散光,在满足自身辐射要求的前提下,有效减少因设置外遮光罩而增加的长度和质量,有利于小型化和轻量化.     

红外探测器内部颗粒物对图像的影响

在高灵敏度的红外光学系统中,来自系统内部的热辐射是影响系统探测性能的重要因素之一。污染颗粒物通常是杂散辐射的主要来源,除了光学元件的表面污染,探测器内部也会存在污染颗粒物。文中主要研究探测器内部颗粒物对焦平面光场分布产生的影响。根据红外辐射及散射原理建立了相应的理论模型,对探测器内部不同温度、不同位置的颗粒物在焦平面上形成的光场分布进行了仿真计算和对比分析,并进行了实验验证。结果表明,探测器内部如有颗粒杂质,在一定的使用环境下,可在探测器焦面上产生黑斑、白斑、黑点白斑等异常现象,而这些异常光场分布会对场景中的红外目标物产生干扰,造成误判,从而影响对目标的准确识别。因此应采用措施以保证探测器内部的洁净度,防止颗粒物的产生。     

50BiN望远镜杂散光分析及控制方案

杂散光会影响星像信噪比,降低系统测光精度。为保证50 BiN望远镜高精度测光观测的要求,对50 BiN望远镜进行了详细的杂散光分析。在TracePro软件中建立精确的仿真模型,计算望远镜本身的点源透过率PST值。根据其特点设计了主镜遮光筒内的挡光环。由于杂散光的不均匀性对较差测光系统影响很大,因此着重分析后,结合MATLAB软件验证了挡光环效果。结果表明:添加挡光环后,CCD像面的杂散光辐照度标准差得到明显改善。在离轴角大于30时,PST值均在10-10量级,相比无挡光环的情况下降了3~4个数量级。由此说明,添加挡光环可以有效提高望远镜消杂散光的能力。该挡光环可应用于其他天文望远镜,可以在50 BiN观测网络中广泛推广和应用。     

高速PCB镜像层设计

在高速多层PCB上,镜像层在噪声控制方面起着重要作用.良好的镜像层设计可以降低杂散电感引起的噪声,有助于控制串扰、反射和电磁干扰.本文结合作者的实际设计重点探讨了局部接地层的应用,并通过一个数模混合电路实例给出了一种镜像层分割法以及一些实践中需要注意的问题.