[實用新型]一種基于時間分辨的點源透過率雜散光測試系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720676422.X
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN206906000U
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳欽芳;許亮;丁蛟騰;馬臻;溫文龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司61211
• 代理人: 汪海艷

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及雜散光測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于時間分辨的點源透過率測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)

雜散光是指到達(dá)像面的非成像光線在探測系統(tǒng)上形成的背景噪聲，它是光學(xué)噪聲的一種，雜散光的存在會降低光電探測系統(tǒng)的探測能力，嚴(yán)重時會使目標(biāo)信號被雜散輻射噪聲湮沒，導(dǎo)致儀器無法正常工作。

因此對光機(jī)系統(tǒng)雜散光抑制的水平及測試驗證提出了更高的要求。目前，雜散光測試方法主要是面源法和點源法，其中點源法精度高，是空間光學(xué)技術(shù)發(fā)展的趨勢。點源法采用點源透過率作為評價函數(shù)，點源透過率(PST,Point Source Transmittance)定義為：視場外離軸角θ的點源目標(biāo)輻射，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后在焦面處的輻射照度E_d(θ)與光學(xué)系統(tǒng)入口處輻照度E₀的比值。

在雜散光測試實踐中，實際光機(jī)系統(tǒng)雜散光水平往往高于理論分析水平，究其原因主要是實際系統(tǒng)中存在加工、制造、裝配等誤差，或元件表面污染等，而根據(jù)PST定義，現(xiàn)有的測試系統(tǒng)只能測量光機(jī)系統(tǒng)的雜散光總量，因此從測試結(jié)果中很難分析、定位實際光機(jī)系統(tǒng)的雜散光。

實用新型內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有雜散光測試提供的信息量太少不足以準(zhǔn)確分析及定位系統(tǒng)的雜散光問題，本實用新型提供一種基于時間分辨的點源透過率雜散光測試系統(tǒng)及方法，在雜散光測試中增加時間維信息，分析待測光機(jī)系統(tǒng)的雜散光傳輸時間分布特性與雜散光路徑的關(guān)系，揭示系統(tǒng)內(nèi)雜散光傳輸?shù)囊蚬P(guān)系，對系統(tǒng)雜散光問題的分析、定位和控制具有重要指導(dǎo)意義。

在雜散光測試中增加時間維信息主要是基于雜散光傳輸?shù)臅r間分布特性，雜散光時間分布特性定義為光機(jī)系統(tǒng)內(nèi)雜散光通過不同的雜散光路徑，經(jīng)歷的光程不同，使其到達(dá)系統(tǒng)焦面的輻射能量隨時間變化，從圖1可以看出，在離軸角度為10°時，待測光機(jī)系統(tǒng)的雜散光時間分布特性曲線。

本實用新型的技術(shù)解決方案是提供一種基于時間分辨的點源透過率雜散光測試系統(tǒng)，其特殊之處在于：包括沿光路依次設(shè)置的脈沖激光光源系統(tǒng)1、光源整形系統(tǒng)2、平行光管3和待測光機(jī)系統(tǒng)4與探測系統(tǒng)5；還包括轉(zhuǎn)臺6和信號采集和處理系統(tǒng)7，上述待測光機(jī)系統(tǒng)4或平行光管3位于轉(zhuǎn)臺6上；上述探測系統(tǒng)5位于待測光機(jī)系統(tǒng)4的焦面上，上述信號采集和處理系統(tǒng)7采集探測系統(tǒng)5的信號，上述探測系統(tǒng)5為具有時間分辨率的探測系統(tǒng)。

優(yōu)選地，為擴(kuò)展雜光測試系統(tǒng)的動態(tài)范圍，該系統(tǒng)還包括光衰減裝置，上述光衰減裝置位于平行光管焦點處。

優(yōu)選地，上述光源整形系統(tǒng)2包括擴(kuò)束鏡頭、整形器和匯聚透鏡。

優(yōu)選地，該探測系統(tǒng)5的時間分辨率優(yōu)于0.1ns。

優(yōu)選地，上述具有時間分辨率的探測系統(tǒng)5為條紋相機(jī)。

本實用新型基于時間分辨的點源透過率雜散光測試系統(tǒng)采用具有高時間分辨率的探測系統(tǒng)置于待測光機(jī)系統(tǒng)焦面處，測試待測光機(jī)系統(tǒng)的雜散光，獲取雜散光時間分布特性曲線。

定義探測系統(tǒng)在第i個時間采樣點接收到的雜散光輻射能為TD_i(θ)，探測系統(tǒng)共有m個采樣點，則在該離軸角度θ下的點源透過率為PST(θ)為：

上式中，E_d(θ)為探測系統(tǒng)在待測光機(jī)系統(tǒng)焦面處接收到的輻照度，Ф(θ)為探測系統(tǒng)接收到的總雜散光輻射能，E₀為待測光機(jī)系統(tǒng)入口處平行光束輻照度，A為探測系統(tǒng)光敏面面積，t為積分時間。

每個雜散光通道輻射能TD_i(θ)是來自不同雜散光路徑的雜散光輻射能LJ_j(θ)的線性疊加，則有

其中LJ_j(θ)代表第j個雜散光路徑的雜散光輻射能；

a_ij(θ)代表第j個雜散光路徑對TD_i(θ)貢獻(xiàn)因子。

上式可表示成：

按照上述思路，也可將雜散光路徑輻射能LJ_j(θ)表示成各雜散光通道輻射能的線性組合

b_ji(θ)是代表第i個雜散光通道的雜散光輻射能在第j個雜散光路徑雜散光輻射能的得分因子。

上式可以表示成：