天基空间目标探测系统的光学设计与杂散光研究

CIOMP OpenIR

	天基空间目标探测系统的光学设计与杂散光研究
	陈醒
学位类型	硕士
导师	王晓东 ; 颜昌翔
	2018
学位授予单位	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位授予地点	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位名称	硕士
关键词	空间光学系统大视场杂散光抑制遮光罩
摘要	航天技术的飞速发展,使得空间资源领域的竞争日益激烈。随着卫星发射的增多,失效航天器和空间碎片的数量也越来越多。为了满足对太空环境安全的要求和不断增长的对深空暗弱目标探测的需求,大视场的天基空间目标探测光学系统已然成为一大趋势。由于此类空间光学系统是用于暗弱目标的探测,因而杂散光对其影响十分严重。一旦杂散光到达探测器表面,轻则降低像面对比度,降低系统信噪比,影响像质,重则甚至会导致系统失效,无法探测到目标。因此为了保证空间目标天基载荷的正常工作,杂散光的有效抑制是必不可少的环节。基于以上的背景,本文展开了杂散辐射传输及表面散射特性等理论基础的研究,从不同方面总结杂散光抑制的基本手段,并依此为基础完成了以下几项研究工作:(1)天基探测光学系统的设计。通过各类光学系统结构的对比,并结合课题大视场且结构紧凑的要求,选择同心物镜光学系统为本文结构展开研究。根据课题指标,进行了光学系统相关参数的计算,最后利用Zemax软件完成一个视场为60°×30°的光学系统设计并进行像质评价。(2)系统的杂散光分析与抑制。本文详细了介绍杂散光分析的具体步骤,并基于设计的光学结构和系统轻小型的要求,在结构尺寸限制下为其设计遮光罩、挡光环以及光阑。通过TracePro软件建立系统的杂散光分析模型,展开仿真分析。得出系统在不同离轴角杂光影响下的PST结果,结合计算得到的杂光抑制指标,进行了系统消杂光能力的评估。(3)对遮光结构实现进一步的改进和优化。基于倾斜挡光环,完成两个新的遮光罩的设计。同时加设一个光阑,以解决在部分角度下系统像面上杂光照度增加的情况。再次进行仿真,展开结果的对比分析,显示改进后两个结构的PST值都实现了1-2个量级的降低。改进方案更好的满足了课题指标,并且将整体探测能力提升到至少6.5星等的探测。最后经综合分析,选定了最适合的遮光结构。本文的研究工作实现了大视场空间光学系统在短小遮光罩限制下的杂散光有效抑制,并通过对结构的改进实现了系统杂光抑制能力的提升。
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/61691
专题	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	陈醒. 天基空间目标探测系统的光学设计与杂散光研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所),2018.

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天基空间目标探测系统的光学设计与杂散光研（4836KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文