一种基于光腔吸收的衍射杂光抑制比测试系统及方法技术方案

一种基于光腔吸收的衍射杂光抑制比测试系统及方法，属于航天光学技术领域。本发明专利技术系统由太阳模拟器、普通照度计、微光照度计、信号采集处理系统、光陷阱、吸光罩以及待测前挡光板组件系统组成。该系统基于光腔吸收的杂散光测试方法，采用高洁净度环境杂散光测试平台，放置光陷阱内部覆盖超黑材料用于吸收穿过前挡光板顶部直接入射的光，整个系统采用多级挡光板串联方式，具备衍射光杂光抑制能力，在非真空环境中抑制比优于10

【技术实现步骤摘要】
一种基于光腔吸收的衍射杂光抑制比测试系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种基于光腔吸收的衍射杂光抑制比测试系统及方法，属于航天光学


技术介绍

[0002]空间光学遥感系统在实际应用中都会受到杂散辐射的影响。空间系统几种常见的杂散光包括反射杂散光、散射杂散光、衍射杂散光和环境杂散光，对空间光学系统成像质量带来较严重的影响。其中衍射杂散光指入射光线照射在机械结构边缘，主要指挡光环边缘、机械加工形成的边缘、及光学系统边缘发生衍射，而形成的杂散光。衍射杂散光具有不规则性，针对这一特性，可以通过提升制造工艺水平、合理设计挡光环边缘结构来加以有效抑制衍射杂光。
[0003]在太阳CME观测中，杂散光抑制设计极为重要。相较于对地观测载荷或深空载荷，由于探测目标光强与背景光强的巨大差异，任何的杂散来源都有可能对信号进行湮没，导致探测任务的失败，太阳日球层CME与太阳的亮度比值由于观测角度的差异，其比值在10
‑7～10
‑
15
B0之间，对于CME观测有极大的影响，因此，需要在日球层成像仪挡光组件设计上对太阳日球进行遮挡。
[0004]日面与日球层亮度相差15个数量级，为防止日冕杂散干扰，需要测量日球层特征的空间光学仪器具有很强的背景光抑制能力，因此前挡光板成为了日球层成像仪上的关键组件，其设计、布局决定了相机能否实现在极高背景/目标亮度比下对CME的观测成像，因此为了验证挡光环边缘结构的衍射杂散光抑制效果。
[0005]综上，现有衍射杂光抑制比测试系统主要包括激光器、可见光镜头和SCMOS探测器，但是此方法中不确定因素包括激光稳定性和相机镜头透过率，且需要使用标准光源(积分球)与探测器进行辐射标定，测试数据的读取需要进行转化，测试过程较繁琐。另外激光光束能量较强，极易击穿探测器，且在空气环境中易产生大气散射光，对杂光抑制测试结果有较大影响，受空气微粒子散射光和测试设备表面反射光影响，目前杂光抑制比只能达到10
‑8。

技术实现思路

[0006]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于光腔吸收的衍射杂光抑制比测试系统及方法，解决现有衍射杂光抑制比测试方法的不足的问题。
[0007]本专利技术的技术解决方案是：一种基于光腔吸收的衍射杂光抑制比测试系统，包括太阳模拟器光源系统、待测前挡光板组件系统、参考照度计、普通照度计、微光照度计、光阑、光陷阱和信号采集处理系统；其中待测前挡光板组件系统和微光照度计位于吸光罩内，吸光罩位于光学平台上；
[0008]所述太阳模拟器光源系统用于提供光源；
[0009]所述参考照度计用于持续监测太阳模拟器输出的光照度；
[0010]所述普通照度计接收太阳模拟器光源系统发出的光，对太阳模拟器输出的光照度范围进行测量，防止由于光强太强导致微光照度计接收到的能量超出其最大量程；
[0011]所述微光照度计用于接收太阳模拟器输出的光辐射在待测前挡光板组件系统边缘产生的衍射光光照度；
[0012]所述可调节矩形光阑位于吸光罩前端开口处，用于调整太阳模拟器进入吸光罩入口的光束大小，并调整矩形光阑下表面与待测前挡光板组件系统第一片挡光板的上边缘平行，以保证太阳模拟器发出光线照射到待测前挡光板组件系统上边缘位置发生衍射；
[0013]所述光陷阱位于吸光罩后端开口处，用于吸收穿过待测前挡光板组件系统顶部直接入射的光；
[0014]所述信号采集处理系统用于采集普通照度计及微光照度计的信号，以及参考照度计的信号。
[0015]进一步地，所述微光照度计安装在可活动的转台上，使得微光照度计接收探头可在一定角度范围内进行调整。
[0016]进一步地，所述待测前挡光板组件系统叶片通过将多个板堆叠而成，具有准各向同性，单片挡板叶片总厚度为1毫米。
[0017]进一步地，所述待测前挡光板组件系统叶片上边缘为刀口，以45
°
角加工顶部边缘来制作每个叶片上边缘轮廓到叶片的平面，然后从上方进行加工以形成0.1
‑
0.2mm的宽度平面。
[0018]进一步地，所述待测前挡光板组件系统的每个叶片的高度将其相邻叶片控制在65μm以上，以保持五个级联挡板可消除杂散光水平下所需的几何形状；单个叶片结构顶端均做成斜劈形，并进行抛光和染黑处理，以减少端面的边缘散射和衍射。
[0019]进一步地，所述参考照度计和普通照度计采用同一种测量照度的仪器仪表。
[0020]进一步地，所述参考照度计和普通照度计的测试范围高端为1350W/m2，也即106lux；微光照度计测试范围高端为2lux，最小探测能力为10
‑6lux。
[0021]进一步地，所述吸光罩为由钛合金材料加工而成的盒体，其盒体内部经过特殊涂层做发黑处理，且内表面为磨砂粗糙表面。
[0022]进一步地，所述光陷阱内壁喷涂黑漆或粘贴黑色消光布、黑色消光薄膜，内壁经消光处理后，表面近似服从朗伯体散射，光吸收效率介于95％～98％之间。
[0023]根据所述的一种基于光腔吸收的衍射杂光抑制比测试系统实现的基于光腔吸收的衍射杂光抑制比测试方法，包括如下步骤：
[0024]步骤1.将太阳模拟器光源系统、待测前挡光板组件系统、参考照度计、普通照度计、微光照度计、光阑、光线阱、吸光罩按照仿真计算参数安装于光学平台；
[0025]步骤2.开启太阳模拟器光源系统，打开参考照度计对太阳模拟器光源系统输出的光辐射进行实时监测，其输出值用以进行参考比较；
[0026]步骤3.打开普通照度计，对太阳模拟器光源系统输出的光辐射进行测量，其输出值用以对太阳模拟器光源系统辐射强度的量程进行测量，防止用于光强太强导致微光照度计接收到的能量超出其最大量程；
[0027]步骤4.待普通照度计输出值小于2lux时，开启微光照度计，关闭吸光罩，开始测试，微光照度计输出值与参考照度计输出值的比值为待测前挡光板组件系统衍射杂光抑制
比。
[0028]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0029]本专利技术中衍射杂光抑制比测试系统由太阳模拟器、普通照度计和微光照度计组成，该测试方法可以在空气环境中测试衍射杂光抑制比达到10
‑9‑
10
‑
11
量级；能够直接通过读取普通照度计和微光照度计的光强度数值得到杂光抑制比，数据读取简单容易；太阳模拟器可以直接看成太阳光，与激光光束比较，大气散射可以通过将天阳光束上边沿与挡光板上边沿平行来减弱甚至消除。采用基于光腔吸收的杂散光测试方法，放置光陷阱吸收穿过待测前挡光板组件系统顶部直接入射的光。
附图说明
[0030]图1为本专利技术一种探测太阳CME的基于光腔吸收的衍射杂光抑制比测试系统。图中：1太阳模拟器光源系统、2待测前挡光板组件系统、3参考照度计、4普通照度计、5微光照度计、6光阑、7光陷阱、8吸光罩、9转台、10光学平台、11信号采集处理系统、12暗室本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光腔吸收的衍射杂光抑制比测试系统，其特征在于：包括太阳模拟器光源系统(1)、待测前挡光板组件系统(2)、参考照度计(3)、普通照度计(4)、微光照度计(5)、光阑(6)、光陷阱(7)和信号采集处理系统(11)；其中待测前挡光板组件系统(2)和微光照度计(5)位于吸光罩(8)内，吸光罩(8)位于光学平台(10)上；所述太阳模拟器光源系统(1)用于提供光源；所述参考照度计(3)用于持续监测太阳模拟器输出的光照度；所述普通照度计(4)接收太阳模拟器光源系统(1)发出的光，对太阳模拟器输出的光照度范围进行测量，防止由于光强太强导致微光照度计(5)接收到的能量超出其最大量程；所述微光照度计(5)用于接收太阳模拟器输出的光辐射在待测前挡光板组件系统(1)边缘产生的衍射光光照度；所述可调节矩形光阑(6)位于吸光罩(8)前端开口处，用于调整太阳模拟器(1)进入吸光罩(8)入口的光束大小，并调整矩形光阑下表面与待测前挡光板组件系统(2)第一片挡光板的上边缘平行，以保证太阳模拟器(1)发出光线照射到待测前挡光板组件系统(2)上边缘位置发生衍射；所述光陷阱(7)位于吸光罩(8)后端开口处，用于吸收穿过待测前挡光板组件系统(2)顶部直接入射的光；所述信号采集处理系统(11)用于采集普通照度计(4)及微光照度计(5)的信号，以及参考照度计(3)的信号。2.根据权利要求1所述的一种基于光腔吸收的衍射杂光抑制比测试系统，其特征在于：所述微光照度计(5)安装在可活动的转台(9)上，使得微光照度计(5)接收探头可在一定角度范围内进行调整。3.根据权利要求1所述的一种基于光腔吸收的衍射杂光抑制比测试系统，其特征在于：所述待测前挡光板组件系统(2)叶片通过将多个板堆叠而成，具有准各向同性，单片挡板叶片总厚度为1毫米。4.根据权利要求3所述的一种基于光腔吸收的衍射杂光抑制比测试系统，其特征在于：所述待测前挡光板组件系统(2)叶片上边缘为刀口，以45
°
角加工顶部边缘来制作每个叶片上边缘轮廓到叶片的平面，然后从上方进行加工以形成0.1
‑
0.2mm的宽度平面。5.根据权利要求1所述的一种基于光腔吸收的衍射杂光抑制比测试系统，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琢，单睿，郭永祥，黄长宁，代树武，王颖，钟晓明，粘伟，徐绍伟，陈陆曦，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：