2010离轴三反空间光学望远系统的杂散光抑制

ＤＯＩ：１０．１６１８５／ｊ．ｊｘａｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．２０２１．０４．００８ｈｔｔｐ：／／ｘｂ．ｘａｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ光学合成孔径成像系统的杂散光分析与抑制陈　靖，田爱玲（西安工业大学光电工程学院，西安７１００２１）摘　要：　为了提高光学合成孔径成像系统的成像质量，减小杂散光对成像系统的影响，文中结合杂散光辐照度计算结果和相机参数对光学合成孔径系统进行了杂散光分析。

在杂散光分析软件ＴｒａｃｅＰｒｏ中建立了系统的光机模型，对系统进行杂散光追迹，分析了杂散辐射主要来源。

仿真分析结果表明：设计的遮光罩，采用设置光阑、消杂光螺纹和发黑、涂消光漆等杂散光抑制措施，在光学系统太阳光与光学系统光轴夹角大于１°时，点源透过率均≤１０－４，达到了杂散光抑制的要求，验证了文中杂散光抑制方法的有效性。

关键词：　光学合成孔径；杂散光分析；光线追迹；点源透过率中图号：　Ｏ４３９ 文献标志码：　Ａ文章编号：　１６７３ ９９６５（２０２１）０４ ０４３２ ０６犃狀犪犾狔狊犻狊犪狀犱犛狌狆狆狉犲狊狊犻狅狀狅犳犛狋狉犪狔犔犻犵犺狋犻狀犪狀犗狆狋犻犮犪犾犛狔狀狋犺犲狋犻犮犃狆犲狉狋狌狉犲犐犿犪犵犻狀犵犛狔狊狋犲犿犆犎犈犖犑犻狀犵，犜犐犃犖犃犻犾犻狀犵（ＳｃｈｏｏｌｏｆＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００２１，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：　Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｉｍａｇｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｏｆａｎｏｐｔｉｃａｌｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｔｒａｙｌｉｇｈｔｏｎｔｈｅｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ａｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｔｒａｙｌｉｇｈｔｏｆｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｓｙｓｔｅｍｗａｓｍａｄｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｔｒａｙｌｉｇｈｔｉｒｒａｄｉａｎｃｅａｎｄｔｈｅｃａｍｅｒａｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．ＡｎｏｐｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｉｎＴｒａｃｅＰｒｏ，ａｓｔｒａｙｌｉｇｈｔａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｏｔｒａｃｅｓｔｒａｙｌｉｇｈｔａｎｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｍａｉｎｓｏｕｒｃｅｓｏｆｓｔｒａｙｒａｄｉａｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓ，ａｓｈｉｅｌｄｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ａｎｄｏｔｈｅｒｍｅａｓｕｒｅｓｓｕｃｈａｓｓｅｔｔｉｎｇａｐｅｒｔｕｒｅｓａｎｄｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇｓｔｒａｙｌｉｇｈｔｓｃｒｅｗｓ，ｂｌａｃｋｅｎｉｎｇ，ａｎｄａｐｐｌｙｉｎｇｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎｐａｉｎｔ，ｗｅｒｅａｄｏｐｔｅｄｔｏｓｕｐｐｒｅｓｓｓｔｒａｙｌｉｇｈｔ．Ｗｈｅｎｔｈｅａｎｇｌｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｕｎｌｉｇｈｔｏｆｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｃａｌａｘｉｓｗａｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ１°，ｔｈｅｐｏｉｎｔｓｏｕｒｃｅｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅｗａｓｌｅｓｓｔｈａｎｏｒｅｑｕａｌｔｏ１０－４，ｗｈｉｃｈｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｅｓｔｒａｙ?ｌｉｇｈｔｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｄｏｐｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．犓犲狔狑狅狉犱狊：　ｏｐｔｉｃａｌｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；ｓｔｒａｙｌｉｇｈｔａｎａｌｙｓｉｓ；ｒａｙｔｒａｃｅ；ｐｏｉｎｔｓｏｕｒｃｅｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ（ＰＳＴ）第４１卷第４期２０２１年８月 西　安　工　业　大　学　学　报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．４Ａｕｇ．２０２１ 收稿日期：２０２１ ０６ ２８基金资助：陆军装备预研项目（３０１１０２２２××××）；西安市智能探视感知重点实验室项目（２０１８０５０６１ＺＤ１２ＣＧ４５）。

摘要摘要在航空航天领域，用于确定飞行器姿态的星敏感器得到广泛的应用。

由于复杂的太空光环境导致进入星敏感器的杂散光较为复杂，杂散光的抑制水平决定了星敏感器的定姿精度。

杂散光对于暗弱目标的探测影响很大，到达探测器表面的杂散光会降低像面对比度，增加背景噪声，严重时使探测目标信号被湮没。

基于以上背景，在查阅大量文献的基础上，本文分析了复杂太空光环境的来源和路径，确定了杂散光分析的步骤，介绍了影响杂散光路径的散射模型并提出了杂散光抑制水平的评价函数。

在阅读大量文献后，开展了以下几个方面的研究工作：1）运用不同类型的遮光罩和挡光环设计原理，确定不同位置挡光环的分布。

利用MATLAB软件将遮光罩和挡光环设计程序化，根据设计要求快速得到相关参数并导入ASAP软件中建模。

利用消光比和点源透射率两种评价方式，对系统中三种不同类型的遮光罩进行分析，绘出消光比和点源透射率关于光线离轴角的变化曲线，为遮光罩的设计提供理论分析依据。

利用遮光罩程序设计一种新型遮光罩，设计参数与系统内的遮光罩参数相同，对比两种遮光罩的消光比和点源透射率，得出新型遮光罩优于原遮光罩的结论。

2）采用蒙特卡罗法和重点区域采样法仿真分析。

利用散射特性测量仪器对结构的散射特性进行实测并建立多项式散射模型，散射模型建立的准确与否严重影响杂散光仿真分析的准确性。

讨论了透镜散射模型的建立和结构件散射模型方程的选择。

利用ASAP软件对工作波段为可见光的简单星敏感器系统和复杂星敏感器系统进行杂散光分析，在验证建模准确、散射模型准确、重点区域选择准确等前提下仿真得到不同光线离轴角下点源透射率的数值，与设计要求进行对比。

3）利用基于双柱罐的点源透射率测试方法，这是一种国外测量点源透射率较为普遍的测试方法。

介绍了点源透射率测试的设备、方法和测试步骤。

对可见光简单星敏感器光学系统的点源透射率实测，得出点源透射率的实测数据并绘制曲线与仿真分析数值对比，分析误差。

通过对比后，利用验证分析的评价指标，仿真值与分析值相互验证，实测表明仿真分析的正确性。

LCoS微型投影光引擎杂散光分析与抑制刘昆;余飞鸿【摘要】为抑制LCoS光引擎的杂散光,在TracePro软件中建立了光引擎的光机模型,运用蒙特卡罗方法对该系统的杂散光进行了分析.通过仿真模拟及实验发现PBS棱边、成像透镜边缘、镜片隔圈以及镜筒内表面为产生杂散光的关键面.为此使用挡光片、表面发黑、镜片边缘及隔圈涂黑等方法对杂散光进行抑制.仿真及实验均表明上述方法可有效抑制杂散光.%The opto-mechanical model of LCoS optical engine has been established in TracePro software for the purpose of suppressing stray light. Stray light is analyzed using Monte Carlo method. The edges of PBS prism and imaging lenses, the inner surfaces of cone and spacer are found to be the key surfaces which will generate stray light by simulation and experiments. In order to suppress the stray light, not only baffles are used, but also key surfaces are blackened. Absorption paint is smeared on the edges of the imaging lenses and inner surfaces of the spacer. Simulation and experiments both prove that above methods can suppress the stray light effectively.【期刊名称】《光学仪器》【年(卷),期】2012(034)001【总页数】5页(P11-15)【关键词】微型投影;杂散光;硅基液晶(LCoS);TracePro;光线追迹【作者】刘昆;余飞鸿【作者单位】浙江大学现代光学仪器国家重点实验室,浙江杭州310027;浙江大学现代光学仪器国家重点实验室,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】O439引言微型投影技术又称便携式投影技术、超微投影技术、“皮口”投影技术，利用此技术开发的产品也被形象地称为掌上投影机、口袋投影机。

空间光学系统杂散光抑制设计与仿真
空间光学系统杂散光抑制设计与仿真是一项应用于航天领域,为保证星表精度和目标探测性能的关键技术之一。

在空间环境下,由于宇宙尘埃、飞船垃圾、太阳辐射等因素的影响,光学系统会产生大量的杂散光,从而降低系统成像质量。

因此,需要通过改进光学系统的设计和优化反射镜的形状、控制系统的热漂移等方法,来抑制杂散光的产生和传播。

典型的空间光学系统杂散光抑制方法包括：使用靶面和反射镜来选择入射光线,掌握杂散光的路径和抑制措施,设计灰度均匀的光阀,使用颜色选通滤波器和相位板等。

同时,还需要进行光学系统杂散光的仿真和评估,模拟不同情况下的光学成像效果,并通过比较结果,选择最优方案进行实际应用。

总的来说,空间光学系统杂散光抑制设计与仿真是一项复杂的工程技术,在实际应用中需要考虑多方面的因素,比如光学元件的制造和安装误差、环境因素的影响、成像质量的要求等。

物理实验技术中的杂散光抑制技巧在物理实验中，杂散光是一个常见的干扰源，它会对实验结果的准确性产生不利影响。

为了保证实验结果的可靠性，科学家们发展了许多抑制杂散光的技巧。

本文将介绍一些常用的物理实验技术中的杂散光抑制技巧。

首先，我们先来了解一下杂散光的来源。

杂散光主要包括背景光、散射光和漏光。

背景光是由于实验环境的不完全屏蔽而引入的光线，它可能来自室外自然光、室内灯光等。

散射光是由于光在实验装置内的各种界面上发生反射、折射和散射而产生的干扰光，例如光束经过透镜、反射镜等光学元件时产生的散射。

漏光是指本不应出现在特定区域的光线，但由于装置本身不完美或者实验操作不当而产生的干扰光。

接下来，我们将介绍一些常用的抑制杂散光的技巧。

第一，使用光学滤波器。

光学滤波器是一种将特定波长或一定范围内的光线滤除的装置。

通过在光路中加入适当的滤光片，可以选择性地去除掉背景光中的特定波长成分。

例如，在荧光实验中，可以使用荧光滤波器屏蔽掉背景光，使得只有来自荧光物质本身的光被探测器接收到。

第二，优化实验装置。

一个好的实验装置应该具备良好的光学特性，同时合理设计光路，避免无谓的光路折射和散射。

例如，在干涉实验中，为了减小散射光的影响，可以采用非反射涂层的光学元件，减少光线在界面上的反射。

另外，合理的光路设计可以避免漏光现象的发生，例如在显微镜实验中，应尽量将光线集中到观察目标上，减少漏光到背景的可能性。

第三，使用干扰光检测器。

干扰光检测器是专门用来检测和分析杂散光的仪器。

它通过接收和记录杂散光的特性，如强度、波长等，以便分析和抑制杂散光的来源。

通过使用干扰光检测器，科学家们可以更好地了解杂散光的特性，并采取相应的抑制措施。

第四，进行信号处理。

对于某些实验中无法完全消除的杂散光，可以采用信号处理技术来抑制其干扰。

例如，在光学成像实验中，可以利用数字图像处理技术，通过滤波、背景减除等方法来消除背景噪声和散射光的影响，提高图像的质量和对比度。

光刻机杂散光抑制技术研究及应用光刻机是集成电路制造过程中不可或缺的一项关键技术，它通过将光投影到半导体材料上，进行图案的曝光和转移，实现微纳米级别的器件加工。

然而，在光刻机的实际操作中，杂散光往往会对图案的精确性和加工质量造成严重影响。

为了解决这一问题，科学家们进行了大量的研究，并提出了各种抑制杂散光的技术。

本文将从杂散光的来源、抑制技术的研究进展以及实际应用三个方面，对光刻机杂散光抑制技术进行探讨。

一、杂散光的来源光刻机杂散光主要来自光刻机本身以及周围环境的干扰。

光刻机内部的光源、光路系统以及光刻胶等元件都存在着一定的光耦合效应，导致曝光过程中会产生一部分杂散光。

此外，外界环境中的光源、震动和电磁辐射等因素也对光刻机的光学系统产生干扰，进而引起杂散光的产生。

因此，准确分析和理解光刻机杂散光的来源，是进行抑制技术研究的重要前提。

二、抑制技术的研究进展2.1 光刻机内部结构优化光刻机内部结构的设计和优化是抑制杂散光的关键。

通过对光源、透镜系统、光刻胶等关键元件进行合理的布局和优化设计，可以有效减少光源到曝光区域之间的光损耗，降低杂散光的产生。

例如，可以采用空气浮动技术来减少光刻机内部元件的震动，从而降低杂散光的干扰。

2.2 光刻胶的选择和优化光刻胶在光刻过程中起到了至关重要的作用，而不同的光刻胶对杂散光的响应也存在差异。

因此，选择合适的光刻胶并对其进行优化，是抑制杂散光的重要手段之一。

科学家们通过改变光刻胶的成分、厚度和硬度等参数，提高了其对杂散光的抑制效果，并取得了一定的研究成果。

2.3 光路系统的优化光路系统是光刻机的核心组成部分，优化光路系统可以有效抑制杂散光的产生。

科学家们通过改进光路系统的组成元件、减小光学系统的误差以及采用先进的光学材料，提高了光路系统的光学性能，从而降低了杂散光的干扰。

三、应用与展望目前，光刻机的杂散光抑制技术已经在集成电路制造领域得到了广泛应用。

通过采用上述的优化措施，大大提高了光刻机的工艺精度和加工效率，为微纳米级别器件的制备提供了有力支持。