| 小火龙果 |
2019-07-18 14:48 |
通过ASAP对红外光学系统自身杂散辐射分析及抑制
以折反式光学系统为例，利用 ASAP 光学分析软件，建立了系统的三维仿真模型，并对系统各重要元件自身 热辐射进行了定量分析。根据模拟分析结果，提出了系统的优化和改进措施，重 点 对 靠 近像面及视场附近的 机械结构进行了优化设计。最后，引入有效发射率的概念，对 优化前后系统杂散辐射性能进行了评价。研究 结果表明，优化后，红外光学系统的有效发射率明显降低，系统杂散辐射性能得到明显提高。 0 i"OG( ,
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利用ASAP 软件建立了如下图所示红外系统的三维仿真模型。为了对系统杂散辐射特性进行定量分析， 需指定系统中各光学元件和机械结构表面特性和散 射模型，而 这些特性参数选取的合理与否是影响仿真 结果精确性的重要因素。在系统设计中，为了增强非光路结构元件对杂散辐射的吸收，可将机械件进行发黑处理。在 8~12 um波段下，设定机械件的表面吸收率ε=0.98，其表面散射模型采用朗伯模型,该模型可以很好地模拟具有漫反射特性表面的散射特性。对于光学元件，假设反射镜反射率R=0.985，透镜透过率T=0.97。由于反射镜面和透镜表面的粗糙度远小于入射波长，因此，采用修正的哈维模型表征光滑光学元件表面的散射特性。 |:z%7J3wP
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由于ASAP是基于蒙特卡罗法的一种杂光分析软件，追迹光线条数越多，仿真结果越准确。然而，追迹光线条数的增多，会增加计算时间，降低计算效率。 因此，选择合适的追迹光线条数十分重要。此外， 为了解决计算效率与计算准确性的问题，在仿真计算时， 采取了重点区域采样的方法。该方法将重点区域定义 为从每个被照明和关键目标可以看到的探测器像面，使原本在2π空间内散射的光线只朝着我们感兴趣的 方向追迹，进一步提高追迹效率，减少追迹时间。软件 可以根据各元件表面所设定的散射模型自动在我们 感兴趣的方向（即重点区域方向）分配散射能量。 X 6RM2
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通过采用表面抛光处理、扩大口径以及改变外形 等优化措施，对靠近像面和距离视场较近，同时又在冷阑抑制范围之外的机械元件进行了改进，并对优化前后系统有效发射率进行了比较。研究结果表明，采取优化措施后，红外光学系统的有效发射率由改进前的5.2%减小为2.9%，系统的杂散辐射性能得到了明显改善。 Ry C7
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