一种用于星模拟器的波形连续可调的宽光谱均匀光源制造技术

本发明专利技术公布了一种用于星模拟器的波形连续可调的宽光谱均匀光源，由氙灯、椭球聚光镜、狭缝、准直反射镜、光栅、成像反射镜、DMD和积分球组成。氙灯、椭球聚光镜、狭缝、准直反射镜、光栅、成像反射镜、DMD和积分球依次置于同一折转光路上，氙灯发出的光经过椭球聚光镜、狭缝、准直反射镜、光栅、成像反射镜、DMD和积分球后出射，由计算机控制氙灯的发光亮度和DMD像素的工作角度，从而形成可用于星模拟器的波形连续可调的宽光谱均匀光源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航天器地面标定技术，尤其涉及一种用于星模拟器的波形连续可调的宽光谱均匀光源。
技术介绍
星模拟器以来自无穷远的恒星作为模拟对象，现有的星模拟器主要模拟恒星位置和恒星星等。理论上，星模拟器的模拟参数还应包括恒星张角和恒星光谱等。然而，从现有资料来看，少数可测的恒星中，对地模拟张角的最大值仅为0.056″，多数恒星对地张角小于0.01″，而星敏感器是通过识别恒星像的能量质心作为输入信息的，故不必苛求恒星张角模拟。但是，对于恒星光谱，无论是连续谱还是线谱，差异都很大，取决于恒星的物理性质和化学组成，恒星光谱类型的差异反应了恒星的不同性质。受到现有光源的限制，现有星模拟器不能准确模拟恒星光谱。为了更加真实准确的模拟恒星，需要一种不但能够实现恒星星等模拟，而且可以实现恒星不同波形的光谱连续模拟的均匀光源。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的问题，设计一种用于星模拟器的波形连续可调的宽光谱均匀光源。针对不同波形的恒星光谱，通过计算机调整光源的发光亮度、DMD各个像素的工作角度和积分球电动可变光阑的开口大小，实现恒星的不同波形、不同星等的模拟。本专利技术解决现有技术问题所采用的技术方案是：设计一种用于星模拟器的波形连续可调的宽光谱均匀光源，由氙灯、椭球聚光镜、狭缝、准直反射镜、光栅、成像反射镜、DMD和积分球组成。氙灯置于椭球聚光镜的第一焦点处，狭缝置于椭球聚光镜的第二焦点处，准直反射镜置于狭缝之后，间隔为42.83mm；光栅置于准直反射镜之后，间隔为42.25mm；成像反射镜置于光栅之后，间隔为42.25mm；DMD置于成像反射镜之后，间隔为57.23mm；积分球置于DMD之后，间隔为45.50mm。氙灯、椭球聚光镜、狭缝、准直反射镜、光栅、成像反射镜、DMD和积分球依次置于同一折转光路上，氙灯发出的光线经过椭球聚光镜、狭缝、准直反射镜、光栅、成像反射镜、DMD和积分球后出射，由计算机控制氙灯的发光亮度和DMD像素的工作角度，从而形成可用于星模拟器的波形连续可调的宽光谱均匀光源。如上所述的用于星模拟器的波形连续可调的宽光谱均匀光源，其中，椭球聚光镜的材料为微晶玻璃，用于汇聚氙灯发出的光线；狭缝为矩形孔径，尺寸为1nm×200μm，用于控制光谱带宽和氙灯出射光束的强度；准直反射镜的材料为微晶玻璃，用于准直狭缝出射的光线，并投射至光栅；光栅为刻线式衍射光栅，300线/毫米、闪耀波长500nm、闪耀角4°18′，用于细分光源的光谱分布；成像反射镜的材料为微晶玻璃，用于准直光栅出射的光线，并投射至DMD；DMD的像素分辨率为1024×768，像元尺寸为13.6μm，通过计算机控制每个像素的“开”态和“关”态，用于调整不同波长光谱的权重以实现波形模拟；积分球是匀光器件，由两个半球组成，第一半球上具有入光口，入光口口径为100mm，用于接收DMD出射的光线；第二半球上具有出光口，出光口口径为100mm，用于照亮星模拟器光学系统；如上所述的用于星模拟器的波形连续可调的宽光谱均匀光源，其中，氙灯发出波长范围覆盖250nm-2500nm的光线，氙灯置于椭球聚光镜的第一焦点处，经过椭球聚光镜的作用后，氙灯发出的光线汇聚到椭球聚光镜的第二焦点处；在椭球聚光镜的第二焦点设置狭缝，狭缝用于控制光谱带宽和氙灯出射光束强度，氙灯发出的光线汇聚到椭球聚光镜的第二焦点处的狭缝上，经过狭缝调制后投射至准直反射镜，准直反射镜用于准直由狭缝出射的光线，将狭缝出射的光线以平行光的形式投射给光栅；光栅作为色散元件，用于接收入射的平行光，将入射的平行光，按不同的波长进行分光，并投射至成像反射镜；成像反射镜将接收到的由光栅发出的经过分光调制的发散光进行准直，并将调制后的准直光投射至DMD上的各个像素；DMD接收来自成像反射镜的准直光，DMD上的各个像素具有不同的波长信息，通过改变像素沿着自身对角轴线的翻转角度来调整光谱的权重，控制进入积分球系统的光线的不同谱段权重，达到光谱波形模拟的目的，同时，利用DMD具有的像素可高速翻转的特性，实现光谱波形的连续模拟，经过DMD调制的光线投射至积分球；积分球作为匀光器件，具有入光口和出光口，入光口用于接收DMD出射的光线，进行混光和均匀化，经过调制的光线由出光口出射，由计算机控制氙灯的发光亮度和DMD像素的工作角度，从而实现了可用于星模拟器的波形连续可调的宽光谱均匀光源的模拟。综上所述，本专利技术主要由氙灯、椭球聚光镜、狭缝、准直反射镜、光栅、成像反射镜、DMD和积分球等组成。本专利技术波形连续可调的均匀的宽光谱光源采用模块化设计，组成简单，性能可靠，制造成本低，且维修方便，可以满足星模拟器的光源模拟要求。附图说明图1为本专利技术用于星模拟器的波形连续可调的宽光谱均匀光源的总体结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在附图或说明书中，相似或相同的元件皆使用相同的附图标记。图1为本专利技术实施例提供的用于星模拟器的波形连续可调的宽光谱均匀光源的总体结构示意图。用于星模拟器的波形连续可调的宽光谱均匀光源由氙灯1、椭球聚光镜2、狭缝3、准直反射镜4、光栅5、成像反射镜6、DMD7和积分球8等组成。氙灯1置于椭球聚光镜2的第一焦点处，狭缝3置于椭球聚光镜2的第二焦点处，准直反射镜4置于狭缝3之后，间隔为42.83mm；光栅5置于准直反射镜4之后，间隔为42.25mm；成像反射镜6置于光栅5之后，间隔为42.25mm；DMD7置于成像反射镜6之后，间隔为57.23mm；积分球8置于DMD7之后，间隔为45.50mm。氙灯1、椭球聚光镜2、狭缝3、准直反射镜4、光栅5、成像反射镜6、DMD7和积分球8依次置于同一折转光路上，氙灯1发出的光线经过椭球聚光镜2、狭缝3、准直反射镜4、光栅5、成像反射镜6、DMD7和积分球8后出射，由计算机9控制氙灯1的发光亮度和DMD7像素的工作角度，从而形成可用于星模拟器的波形连续可调的宽光谱均匀光源。氙灯1发出波长范围覆盖250nm-2500nm的光线，氙灯1置于椭球聚光镜2的第一焦点处，经过椭球聚光镜2的作用后，氙灯1发出的光线汇聚到椭球聚光镜2的第二焦点处；在椭球聚光镜2的第二焦点设置狭缝3，狭缝3用于控制光谱带宽和氙灯1出射光束强度，氙灯1发出的光线汇聚到椭球聚光镜2的第二焦点处的狭缝3上，经过狭缝3调制后投射至准直反射镜4，准直反射镜4用于准直由狭缝3出射的光线，将狭缝3出射的光线以平行光的形式投射给光栅5；光栅5作为色散元件，用于接收入射的平行光，将入射的平行光，按不同的波长进行分光，并投射至成像反射镜6；成像反射镜6将接收到的由光栅5发出的经过分光调制的发散光进行准直，并将调制后的准直光投射至DMD7上的各个像素；DMD7接收来自成像反射镜6的准直光，DMD7上的各个像素具有不同的波长信息，通过改变像素沿着自身对角轴线的翻转角度来调整光谱的权重，控制进入积分球8系统的光线的不同谱段权重，达到光谱波形模拟的目的，同时，利用DMD7具有的像素可高速翻转的特性，实现光谱波形的连续模拟，经过DMD7调制的光线投射至积分球8；积分球8作为匀光器件，具有入光口和出光口，入光口用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于星模拟器的波形连续可调的宽光谱均匀光源，其特征在于，由氙灯、椭球聚光镜、狭缝、准直反射镜、光栅、成像反射镜、DMD和积分球组成；所述氙灯、所述椭球聚光镜、所述狭缝、所述准直反射镜、所述光栅、所述成像反射镜、所述DMD和所述积分球依次置于同一折转光路上，所述氙灯发出的光经过所述椭球聚光镜、所述狭缝、所述准直反射镜、所述光栅、所述成像反射镜、所述DMD和所述积分球后出射。

【技术特征摘要】
1.一种用于星模拟器的波形连续可调的宽光谱均匀光源，其特征在于，由氙灯、椭球聚光镜、狭缝、准直反射镜、光栅、成像反射镜、DMD和积分球组成；所述氙灯、所述椭球聚光镜、所述狭缝、所述准直反射镜、所述光栅、所述成像反射镜、所述DMD和所述积分球依次置于同一折转光路上，所述氙灯发出的光经过所述椭球聚光镜、所述狭缝、所述准直反射镜、所述光栅、所述成像反射镜、所述DMD和所述积分球后出射。2.根据权利要求1所述的用于星模拟器的波形连续可调的宽光谱均匀光源，其特征在于，所述氙灯置于所述椭球聚光镜的第一焦点处，所述狭缝置于所述椭球聚光镜的第二焦点处，所述准直反射镜置于所述狭...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙高飞，刘石，张国玉，王凌云，苏拾，郑茹，王浩君，陈启梦，何洋，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22