库克三反射离轴望远镜杂散光分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第6卷第18期2006年9月科学技术与工程Vo1．6No．18Sep．20061671—1815(2006)18—2822—03ScienceTechnologyandEngineering⑥2006Sci．Tech．Engng．一般工业技术库克三反射离轴望远镜杂散光分析王成良陈桂林孙胜利李欣耀(中围科学院上海技术物理研究所．上海200083)摘要定量分析了库克i反射离轴望远镜的杂散光特性．计算和分析了一种典型情况下能很好地表达光学系统杂散’匕特性的点源透过，卒曲线，在此基础上，提出

2、了改进库克j反射光学系统杂散光抑制措施关键词点源透过率杂散光散射反射离轴望远镜中图法分类号TBl33：文献标识码A离轴反射系统分为有和没有中间像面两类：出改进方法。有中间像面的一类是格里哥里两反射系统的延伸：1杂散光模型没有中间像面的一类为库克反射系统．光阑加在次镜上。从杂散光的角度来看，前者优于后者。1．1光学系统的几何模型近20年来，越来越多的遥感光学系统采用了离光学系统是一个库克三反射离轴系统，包括主轴三反射系统．但关于这两类系统的杂散光特性分镜、次镜和镜，光阑设在次镜上．无中间像，光学析的文献却较少，特别是库克三反射系统的

3、杂散光入口处设有遮光罩．扫描镜用于扩大视场特性分析的文献很少。常军半定量化分析了有中间像面的一类离轴反射系统的杂散光特性，结论是可以很好地控制杂散光。日本先进气象卫星成像仪也采用了这类离轴反射系统，文献[2]指出系一统的杂散光水平满足了太阳在离观测星5。时敏感4等星的要求一个光学系统的杂散光特性一般用点源透过率来描叙，点源透过率有多种定义，本文中点源透过率是指探测器的照度跟点源在光学系统入瞳处照度的比值，它是离轴角的函数。点源透过率有两种方法获得：一个是直接测量再转化：另一个是软件仿真。在软件仿真中，需要知道光学系统的几何模型、镜

4、面的杂散光属性和非镜面元件的杂散光属性。图l库克反射离轴望远镜的几何模型本文分析的系统为库克反射离轴系统．采用软件仿真方法来计算点源透过率，分析一种典型情1．2镜面的杂散光模型况的点源透过率曲线，指出散射光的主要来源，提根据镜面加工T艺，扫描镜、主镜、次镜和t镜的镜面粗糙度近似为9lqm，这个粗糙度远远小于入射光的波长，可以用哈维模型描叙杂散光属性：20H06年4月27『l收到第一·作者简介：王成良，光学1程师，E—mail：wcl@~、itiz．netBSDF(0’v0(】)：6。【l+i—sinOT-si—nOo)一lLJ通讯

5、作者简介：陈棒林，上海技术物理研究所研究员，中国科学院院十这里，0，0o为散射角和镜面反射角，6。为常量，S为斜维普资讯http://www.cqvip.coml8期王成良，等：库克反射离轴望远镜杂散光分析2823率，L为下跌角。111213141616：’718'口20222324262B272829根据镜面加工工艺和一些公开发表的资料．可以合理地假定s=一1．5，L=O．O0l，这样b0=1．741。一和＼‘．1．3非镜面元件的杂散光模型：一扫描镜对杂散光有一定影响的非镜面元件采用Z306r主镜涂层，在所关注的波段内具有理想的

6、漫反射的性L⋯’皂-．_一次镜质，平均半球全反射系数接近9．5％。、__，一三镜一次镜框2杂散光分析}I12．1关键面和被照明面l121416182022242628被照明面是光学系统中被外光源照亮的面关离轴角上sd6一键面是探测器可以看到的面，或者是这样的面．它褂熠图2点源透过率曲线的像可以被探测器看0到。关之键面0是所有散射光的来源。被照明面到关键面是杂散光的主要路径．见表次散射，l9。以上主要是扫描镜一次散射这样．19。l。根据表l，扫描镜、主镜、次镜、三镜和次镜框是一以上主要是降低扫描镜一次散射水平．措施是降低级杂散光的来

7、源，一般来说，一级杂散光就是系统扫描镜镜面的粗糙度。l8。以下要降低次镜框的一次杂散光的主要来源．散射水平表1被照明面和关键面次镜框的前表面为环形，开口比次镜镜面小，是系统光阑，这个环形面既是关键面又是被照明面，因而成为散射的主要来源。在系统光阑不能改变的情况下，有两大类措施一个是二次成像，加上里奥光阑，去掉环形面散射光。这个方法复杂，不易实现另一个是修改镜框和次镜。次镜镜面不留余量，镜面边沿成为系统光阑。次镜框的前表面去掉．2．2点源透过率次镜框后移，在次镜边缘形成空腔，使探测器看不光学系统关于平面对称，当扫描镜对准+到次镜框缘

8、视场，点源透过率离轴角沿+Z方向时，杂散光更3结语加显著，这是一种典型情况。从图2可以看出：l8。以下主要是次镜框的一次散射，l8。到l9。次镜框一次通过分析库克=三反射离轴光学系统的一种典散射随角度减小急剧减少，此时扫描镜一次散射成型情况的点源透