光学元件表面疵病影响杜瓦光学特性的仿真分析

发布时间：2024-03-22 04:02

　　红外探测器光学元件表面疵病、污染可能会降低系统的探测性能。杜瓦中窗片、滤光片表面存在不同程度的麻点、划痕,采用光学仿真软件LightTools计算分析光学元件表面不同疵病等级情况下的光学参数,引入杂散辐射系数和信杂比的概念对杜瓦光学特性进行评估,合理判断光学元件的表面疵病容限。同时仿真分析滤光片位置造成的表面疵病对杜瓦光学特性的影响。结果表明:随着窗片、滤光片表面疵病等级增加,接收像面非均匀性增加、信号强度减弱,且在相同疵病等级情况下,滤光片与芯片距离越近,疵病对杜瓦光学特性影响越大,因此在杜瓦设计时必须严格控制光学元件表面疵病容限,并合理设置滤光片封装位置。

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【部分图文】：

图1杂散光传输过程

光学系统中元件表面缺陷会影响系统杂散辐射性能，为了简化杂散光传输过程，可以将该过程分解为各个微小面元之间的传输，而且任意两个面元之间的杂光传输均符合辐射传递理论图[6]如图1所示。图中的面元dAs和dAc分别是辐射能量传输过程中的发射面元和接收面元，Rsc为中心传输距离，θs....

图2红外探测器杜瓦仿真结构示意图

分析窗片、滤光片表面无疵病的理想情况下的成像特性参数。该仿真设置光源辐射功率10W，光谱选用黑体温度300K，追迹光线条数1×108条，阈值1×10-6。由于冷屏内表面、窗座内表面采用发黑工艺，其具有一定发射率，故设置内表面为发射体，黑体辐出度M驻λ和辐射亮度L驻λ可以用公式....

图3仿真后光路图

根据上述公式采用MATLAB计算出中波300K时黑体辐出度3.9528×10-4W/cm2,77K时黑体辐出度2.4526×10-17W/cm2。仿真后光路图如图3所示。为了评估到达探测器的杂散辐射，引入杂散辐射系数和信杂比[7]的概念，杂散辐射系数定义为到达芯片杂散....

图4光线路径

式中：PS为到达探测器像面的信号光功率。信杂比不仅与杂散辐射大小有关，还与信号强弱有关。对像面杂散光进行计算分析，像面非均匀性为2.98%，信号占比95.21%；根据公式(7)、(8)计算可得系统杂散辐射系数V=4.79%，信杂比SCR=19.89。成像光线路径、杂散辐射路径如图....

本文编号：3934607