| 小火龍果 |
2019-07-18 14:48 |
通過ASAP對紅外光學(xué)系統(tǒng)自身雜散輻射分析及抑制
以折反式光學(xué)系統(tǒng)為例，利用 ASAP 光學(xué)分析軟件，建立了系統(tǒng)的三維仿真模型，并對系統(tǒng)各重要元件自身 熱輻射進(jìn)行了定量分析。根據(jù)模擬分析結(jié)果，提出了系統(tǒng)的優(yōu)化和改進(jìn)措施，重 點(diǎn) 對 靠 近像面及視場附近的 機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后，引入有效發(fā)射率的概念，對 優(yōu)化前后系統(tǒng)雜散輻射性能進(jìn)行了評價(jià)。研究 結(jié)果表明，優(yōu)化后，紅外光學(xué)系統(tǒng)的有效發(fā)射率明顯降低，系統(tǒng)雜散輻射性能得到明顯提高。 @-S7)h>~
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利用ASAP 軟件建立了如下圖所示紅外系統(tǒng)的三維仿真模型。為了對系統(tǒng)雜散輻射特性進(jìn)行定量分析， 需指定系統(tǒng)中各光學(xué)元件和機(jī)械結(jié)構(gòu)表面特性和散 射模型，而 這些特性參數(shù)選取的合理與否是影響仿真 結(jié)果精確性的重要因素。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了增強(qiáng)非光路結(jié)構(gòu)元件對雜散輻射的吸收，可將機(jī)械件進(jìn)行發(fā)黑處理。在 8~12 um波段下，設(shè)定機(jī)械件的表面吸收率ε=0.98，其表面散射模型采用朗伯模型,該模型可以很好地模擬具有漫反射特性表面的散射特性。對于光學(xué)元件，假設(shè)反射鏡反射率R=0.985，透鏡透過率T=0.97。由于反射鏡面和透鏡表面的粗糙度遠(yuǎn)小于入射波長，因此，采用修正的哈維模型表征光滑光學(xué)元件表面的散射特性。 IrCl\HQN
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由于ASAP是基于蒙特卡羅法的一種雜光分析軟件，追跡光線條數(shù)越多，仿真結(jié)果越準(zhǔn)確。然而，追跡光線條數(shù)的增多，會增加計(jì)算時間，降低計(jì)算效率。 因此，選擇合適的追跡光線條數(shù)十分重要。此外， 為了解決計(jì)算效率與計(jì)算準(zhǔn)確性的問題，在仿真計(jì)算時， 采取了重點(diǎn)區(qū)域采樣的方法。該方法將重點(diǎn)區(qū)域定義 為從每個被照明和關(guān)鍵目標(biāo)可以看到的探測器像面，使原本在2π空間內(nèi)散射的光線只朝著我們感興趣的 方向追跡，進(jìn)一步提高追跡效率，減少追跡時間。軟件 可以根據(jù)各元件表面所設(shè)定的散射模型自動在我們 感興趣的方向（即重點(diǎn)區(qū)域方向）分配散射能量。 3lWGa7<4Z
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通過采用表面拋光處理、擴(kuò)大口徑以及改變外形 等優(yōu)化措施，對靠近像面和距離視場較近，同時又在冷闌抑制范圍之外的機(jī)械元件進(jìn)行了改進(jìn)，并對優(yōu)化前后系統(tǒng)有效發(fā)射率進(jìn)行了比較。研究結(jié)果表明，采取優(yōu)化措施后，紅外光學(xué)系統(tǒng)的有效發(fā)射率由改進(jìn)前的5.2%減小為2.9%，系統(tǒng)的雜散輻射性能得到了明顯改善。 % IVM1
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