空间太阳望远镜主光学望远镜内遮光罩热效应

空间太阳望远镜（Space Solar Telescope，SST）主光学望远镜（Main Optical Telescope，MOT）口径达1 m，以2.81.5有效视场对日成像，将获得0.1～0.15的图像。SST MOT对日观测时所接收到的热量超过千瓦，成为影响望远镜成像质量的主要热源和杂散光源。为此，文中首先探讨了大口径太阳望远镜热设计与消杂光设计的特殊关联。然后，针对主镜筒内消杂散光的内遮光罩结构提出了热兼容设计，确定了内遮光罩结构热-杂散光效应集成设计的目标与评价体系。借助热分析软件获取SST MOT因内遮光罩结构参数变化引起的系统温度的变化趋势，从热控角度对内遮光罩结构的设计提出了建议:内遮光罩结构的垂直高度不宜超过400 mm。探索的内遮光罩结构热-杂散光效应集成分析方法也可为其他太阳望远镜的综合优化提供参考。     

告警系统光学设计中的CAD技术

本文的研究工作是在告警系统光学系统镜头消杂散光光栏设计中应用CAD技术。本文建立了镜头消杂散光光柱辅助设计的物理模型和数学模型，确定了辅助设计的算法，编制了镜头消杂散光光栏辅助设计软件。本文的研究结果得到了应用。     

告警系统光学设计中的CAD技术

本文的研究工作是在告警系统光学系统镜头消杂散光光栏设计中应用ＣＡＤ技术。本文建立了镜头消杂散光光栏辅助设计的物理模型和数学模型，确定了辅助设计的算法，编制了镜头杂散光光栏辅助设计软件。本文的研究结果得到了应用。     

光学系统杂散光的消除方法

从杂散光的定义出发,介绍了杂散光的来源,依据来源对杂散光进行了分类,并指出了杂散光对光学系统的一些危害;通过引入PST和BRDF的定义,实现对杂散光进行定量化描述.杂散光的软件模拟分析是目前应用中的热点,介绍了软件分析的理论基础M-C方法,并列举了国内外常用的分析软件.光路分析之后,在系统中设置遮光罩和挡光环、采用适当的涂层成为阻挡杂散光的有力手段,因而被广泛采用.最后介绍了通过软件方法对光机设计无法完全消除的杂散光进行校正的一些进展.     

大视场红外折反光学系统杂散光分析

杂散光分析是保证光学系统成像质量的关键技术之一,根据红外光学系统杂散光的定义,指出大视场红外光学系统的杂光来源,以及杂光对系统的影响,并且建立了消杂光结构。在消杂结构中,为了减少内部辐射,遮光罩内部使用反射式挡光环。采用TracePro软件对系统进行建模、仿真分析,结果表明此红外光学系统的杂散光得到很好的抑制:太阳杂光抑制水平PST可以达到10-5～10-8,内部辐射到达像面杂散光能量量级为10-10 Ｗ,系统可以实现清晰成像。     

空间太阳望远镜主光学望远镜叶片结构热效应

空间太阳望远镜（Space Solar Telescope,SST）主光学望远镜（Main Optical Telescope,MOT）口径达1 m,以2.8'1.5'视场对太阳成像,将获得0.1～0.15的高空间分辨率和高信噪比图像。SST MOT对日局部视场观测时系统所接收到的超千瓦热量,成为对望远镜成像产生极强影响的热源和杂散光源。基于SST MOT的特殊工况与需求,提出了MOT主镜筒在消杂光设计过程中需要兼容考虑叶片结构的热效应,讨论了同时影响该结构的几何结构特征函数（Geometry Composing Function,GCF）与辐射角系数的关联因素,确定了叶片结构热控与消杂光兼容设计的目标与评价体系。借助热分析软件计算了SST MOT主镜筒内因叶片结构不同几何参数变化后引起的系统温度的变化趋势,从热控角度对叶片结构的几何设计提出了建议:叶片优先采用垂直型结构、有效高度尽可能小,且叶片与主镜轴向间距应大于425 mm。文中探索的叶片结构热效应与杂散光效应兼容分析的方法也可为其他太阳光学望远镜的综合优化设计提供参考。     

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.     

星敏感器遮光罩的设计与杂散光分析

杂散光抑制是提高星敏感器精度的重要手段,遮光罩的设计是抑制杂散光的主要途径.对星敏感器遮光罩进行设计,通过SolidWorks软件建模,绘制出遮光罩结构,将得到的结构导入TracePro软件中进行杂散光分析.设定材料表面的双向散射分布函数与光线追迹数目,在不同方位角度对1°～75°之间共16个离轴角度进行了光线追迹,得到系统的PST曲线.结果表明,和改进前的结构相比,PST值降低了一个数量级,且系统的杂散光抑制能力在离轴角30°时达到10-9量级.遮光罩内设计竖直挡光环结构有很好的杂散光抑制作用,使系统杂散光抑制水平得到较大的提高.     

反射光学系统杂散光的消除

成像光学系统中的杂散光会引起像质模糊和对比度下降，在对像质要求较高，或被探测的光能量微弱的情况下，必须对杂散光进行消除。R-C (Ritchey-Chretien)系统是卡塞格林系统的一种形式，在地面光电探测和空间对地观测等方面都有广泛应用。以焦距为2 m，相对孔径为1/4的R-C系统为例，介绍了利用计算机仿真技术进行消杂散光设计和评价的原理，结合CAD建模进行了主镜内遮光罩、外遮光筒、次镜百叶窗式遮光罩的设计。使用光线模拟追迹软件TRACEPRO建立的测试系统进行仿真测试，得到R-C系统的杂光系数为6.4%，证明了设计的可行性，为应用和进一步的优化设计提供了依据。     

三重共轭消杂散光光学系统的设计方法研究

杂散光抑制能力是光学系统的重要评价指标.红外光学系统不仅受到外部杂散光影响,而且受到仪器内部杂散光影响.传统的"物-像"共轭光学系统的设计方法未能全面考虑杂散光的抑制问题.提出一种三重共轭光学系统的设计方法,该方法设计出的光学系统具有"物-像"、"物-中间像"和"入瞳-出瞳"三重共轭关系,具有同时抑制内部和外部杂散光的能力.基于该方法设计出一种离轴三反射式消像散光学系统,该系统F/#=4、一维线视场7°,离轴5度视场外点源透过率低于5×10~(-4),系统冷屏效率达到96%,并获得良好的在轨图像.