-光阑设计 (朱健强)

《-光阑设计 (朱健强)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、光学机械设计OPTOMECHANICALDESIGN主讲：朱健强中国科学院上海光学精密机械研究所二零零五年九月第二版光阑设计简介消杂散光光阑设计的基本要求和原理消杂散光光阑设计几个实例远心光路及光阑总结简介简单光学系统中的孔径光阑和视场光阑复杂光学系统中的孔径光阑和视场光阑及瞳窗关系杂散光的来源光学系统中杂散光的来源有两大类：非成像光束在像平面产生的亮背景；光学系统中因为散射、衍射、寄生反射等产生的非定向杂散光。杂散光的具体现象卡塞格林望远系统的光路示意图卡塞格林望远系统中的非成像直接入射光束主镜带有一定长度镜筒的卡塞格林望远系统第二类杂散光的来源单因素：光

2、学零件表面散射；孔径光阑衍射；多因素：Lyot光阑衍射；消杂光光阑散射与光学表面散射共同作用；消杂光光阑衍射与孔径光阑衍射共同作用；消杂光光阑衍射与光学表面散射共同作用；消杂光光阑散射与孔径光阑衍射共同作用。第二类杂散光产生的原因消杂光光阑的设计消杂光光阑的设计根据杂散光的来源分为两类：一类光阑用于遮挡非成像光束；一类则是利用杂散光在通光孔径中的无规特性而设计遮挡吸收器件，形成消杂散光光阑。必须对所有光学系统的种类加以基本概括和总结，以便对各类消杂散光光阑有效使用，达到高效降低杂散光的设计要求。各类光阑设置合理设计视场光阑、孔径光阑及Lyot光阑（Lyot光

3、阑为光学系统通光孔径光阑在其后光学元件所成像面位置上设置的等效孔径光阑），可以有效地降低光学系统中的散射及衍射产生的杂散光。反射、折射型光学系统反射、折射型光学系统的等效结构示意图(其中a及b为有中继像系统，c及d为无中继像系统)abcd视场光阑及Lyot光阑的设置透射型系统反射型系统镜筒及拦光光阑的设置前反射光管主光管ab吸收体的反射率与多次衰减之间的关系曲线杂散光在三维空间内的分布特性镜面反射方向镜面反射方向镜面反射方向正向BRDF分布30°角BRDF分布60°角BRDF分布拦光光阑光学元件前具有拦光光阑的基本结构参数定义3个基本角度，用以反映图中整个系

4、统的特性。其中3个角度之间有如下大小关系：光束入射角与光束照在光学件及拦光光阑上的强度变化图用拦光光阑减少杂散光照在光管内壁产生漫反射杂散光a.漫反射b.镜面反射拦光光阑片环的位置光学件后拦光光阑的分布有拦光光阑及没有拦光光阑时杂散光的衰减随离轴角度的变化曲线带有内外光管及拦光光阑的Gregorian望远光学系统外侧拦光光阑内侧拦光光阑拦光光阑的参数设计拦光光阑深度a与间隔s之间的比值与光束在其间的镜面反射次数，a的反射次数为2；b的反射次数为3；c的反射次数为4；d的反射次数为5倾斜45度的拦光光阑中杂散光的镜面反射特性三反抛物镜系统红外三反抛物镜成像系统

5、带有消杂散光光阑的三反抛物镜红外光学成像系统拦光光阑不同表面涂黑处理工艺对杂散光的衰减比较红外卡塞格林望远成像装置红外卡塞格林望远成像装置—SIRTF原理示意图来自于太阳2μm波段杂散光的强度衰减曲线对阳角杂散光强度测量激光光束远场分布的装置激光束远场测试仪结构示意图中继像视场光阑及Lyot吸收型光阑设置远心光路及光阑物方远心光路像方远心光路总结光学系统中杂散光的抑制是把杂散光降低到可以接受的程度。要在系统设计开始就把如何降低杂散光一起考虑，选取合理的光学系统，达到综合设计指标。在开系统设计时，与杂散光相关的因素必须考虑：成像探测器的性能；仪器的使用环境；光

6、学系统的功能和作用，如成像视场、选用透射或反射系统及各个光学面的散射特性等；结构设计，仪器的形状重量等；红外仪器中的热辐射噪声等。一般光学系统中杂散光的控制设计分三个步骤：初始设计过程设计实验检测验证