以折反式
光學系統(tǒng)為例,利用
ASAP 光學分析
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)化和改進措施,重 點 對 靠 近像面及視場附近的 機械結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設計。最后,引入有效發(fā)射率的概念,對 優(yōu)化前后系統(tǒng)雜散輻射性能進行了評價。研究 結(jié)果表明,優(yōu)化后,紅外
光學系統(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。
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&JI RbKAB8 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)雜散輻射特性進行定量分析, 需指定系統(tǒng)中各光學元件和機械結(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)設計中,為了增強非光路結(jié)構(gòu)元件對雜散輻射的吸收,可將機械件進行發(fā)黑處理。在 8~12 um波段下,設定機械件的表面吸收率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。對于光學元件,假設反射鏡反射率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小于入射
波長,因此,采用修正的哈維模型表征光滑光學元件表面的散射特性。
=PWh,lWS :j)H;@[I pRe, B'& 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)果越準確。然而,追跡光線條數(shù)的增多,會增加計算時間,降低計算效率。 因此,選擇合適的追跡光線條數(shù)十分重要。此外, 為了解決計算效率與計算準確性的問題,在仿真計算時, 采取了重點區(qū)域采樣的方法。該方法將重點區(qū)域定義 為從每個被
照明和關鍵目標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)各元件表面所設定的散射模型自動在我們 感興趣的方向(即重點區(qū)域方向)分配散射能量。
|q"WJQ B- =*"H?q 通過采用表面拋光處理、擴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械元件進行了改進,并對優(yōu)化前后系統(tǒng)有效發(fā)射率進行了比較。研究結(jié)果表明,采取優(yōu)化措施后,紅外光學系統(tǒng)的有效發(fā)射率由改進前的5.2%減小為2.9%,系統(tǒng)的雜散輻射性能得到了明顯改善。
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