[發明專利]用于點源透射比法雜散光系數測試的寬動態光電探測系統

有效

• 申請號: 201611115941.5
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106767916B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 張寧;葉露;宋瑩;吳瑾;沈湘衡
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 王丹陽

本發明涉及一種用于點源透射比法雜散光系數測試的寬動態光電探測系統，屬于星敏感器、空間光學遙感成像相機等空間光學儀器光學性能測試領域。解決現有探測裝置探測量程不夠、采用不同類型的光電探測器組合測試過程出現非線性的技術問題。所述寬動態光電探測系統利用三個相同的寬動態光電探測裝置分別探測空間光學系統入瞳、像面處輻照度和背景雜散光，數據采集計算機通過RS422接口采集光電探測裝置數據并計算點源透射比。本發明通過三個寬動態光電探測裝置實現輻照度的大范圍線性測量，探測動態范圍優于10⁹，滿足空間光學儀器點源透射比法的雜散光系數測試要求，對于研制專門的基于點源透射比法的雜散光測試設備具有重要意義。

技術領域

本發明屬于星敏感器、空間光學遙感成像相機等空間光學儀器光學性能測試領域，具體涉及一種用于空間光學儀器點源透射比法雜散光系數測試的寬動態光電探測系統。

背景技術

光學系統雜散光抑制能力是評價光學系統性能的一項重要指標，尤其對執行深空探測、空間遙感等任務的空間光學儀器，雜散光抑制能力直接關系到所執行任務的成敗。目前，對于通用光學鏡頭采用黑斑法進行雜散光測試，用雜散光系數來評價。這種方法對照相、攝影等光學鏡頭比較適合，但對空間遙感、深空探測領域使用的空間光學儀器，其使用目的和使用場景都不同于地面上使用的照相攝影鏡頭，尤其對星敏感器這類觀星的空間光學儀器而言，黑斑法模擬的測試場景不符合它們的實際使用場景，用黑斑法測試光學系統雜散光系數，不能直接準確的評價它們在真實使用狀況下所能達到的觀測能力。

目前光學系統結構設計時普遍采用雜光設計分析軟件對雜散光抑制能力進行分析，軟件中使用點源透射比(Point Source Transmission-PST)作為分析評價的指標。點源透射比的定義為：由離軸角為φ的點源引起的探測器輻照度E_d和在垂直于該點源的輸入孔徑上的輻照度E_i之比。

光學系統設計時，按指標要求能探測到的極限星等計算某個離軸角時的PST值，并規定PST值的限量，這種分析設計原則符合星敏感器等空間光學儀器的使用方式。因此，可以采用同樣原理對空間光學儀器的雜散光抑制能力進行測試，為此需要研制基于點源透射比法的雜散光測試設備。

基于PST的雜散光測試設備主要組成包括太陽光源模擬系統、光束準直系統、光陷阱系統、寬動態光電探測系統、遠程控制及調整機構、環境保障系統，測試原理如圖1所示。其中寬動態光電探測系統采用三個光電探測裝置1、2、3實現PST所需參數的測試，包括空間光學系統像面處的輻照度E_i和垂直于被測光學系統入瞳處的輻照度E_d，并監測用于背景噪聲修正的背景雜散光。要求光電探測裝置最低輻照度探測閾值優于10^-7W/m²，探測動態范圍優于10⁹，因此要求光電探測系統具有極寬的線性探測范圍和微弱信號探測能力。

發明內容

本發明要解決現有探測裝置探測量程不夠、采用不同類型的光電探測器組合測試過程出現非線性的技術問題，提供一種具有極寬的線性探測范圍和微弱信號探測能力，能夠同時探測空間光學儀器入瞳處輻照度、像面處的輻照度，以及背景雜散光信號，并完成PST計算的用于點源透射比法雜散光系數測試的寬動態光電探測系統。該寬動態光電探測系統同時采用三個探測器進行探測，并實現遠程自動量程開關切換和數據采集，減少測試人員進出給測試環境帶來的塵埃散射噪聲對測試精度的影響。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案具體如下：

一種用于點源透射比法雜散光系數測試的寬動態光電探測系統，包括：

分別測試空間光學儀器入瞳處輻照度、像面處輻照度、以及監測背景雜散光的三個相同的寬動態光電探測裝置；

按照20Hz的頻率通過RS422接口采集三個所述寬動態光電探測裝置的探測數據的數據采集計算機U7；