本文關(guān)鍵詞：地基太陽望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)的紅外雜散光分析

  更多相關(guān)文章： 地基太陽望遠(yuǎn)鏡 紅外雜散光分析 紅外輻射理論 非序列光線追跡法 紅外雜散光抑制

【摘要】：由于中、遠(yuǎn)紅外波段是最后一個(gè)未被開發(fā)的太陽物理觀測窗口,其中蘊(yùn)含著諸多未知的觀測機(jī)遇。而紅外太陽實(shí)測在其探測目標(biāo)和背景噪聲方面較可見光波段有很大的特殊性,因此,在紅外太陽望遠(yuǎn)鏡的研制和發(fā)展過程中,對系統(tǒng)紅外雜散光的影響進(jìn)行分析評估,以及采取對其有效抑制的措施成為提高紅外天文觀測信噪比的迫切需要解決的問題和關(guān)鍵技術(shù)。 本論文針對地基太陽望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)的紅外雜散光問題,主要做了以下工作： (1)全面分析了地基太陽望遠(yuǎn)鏡的雜散光來源,按紅外雜散光的來源將其分為三類：外部雜散光、系統(tǒng)熱輻射雜散光和非成像路徑雜散光；并對各類雜散光的傳播途徑進(jìn)行了分析,確定了理論模型和分析方法。 (2)對外部雜散光來源,分別模擬計(jì)算了來自太陽和大氣在三個(gè)大氣窗口的紅外背景輻射在系統(tǒng)像面上所造成的背景噪聲。結(jié)果表明,外部紅外雜散光將是系統(tǒng)紅外背景噪聲的主要來源,特別是在近紅外波段。 (3)對環(huán)境溫度及太陽輻射作用導(dǎo)致系統(tǒng)溫度升高而造成的系統(tǒng)內(nèi)部熱輻射雜散光,主要模擬了尺寸較大的主鏡和次鏡的熱輻射產(chǎn)生的雜散光,并對環(huán)形結(jié)構(gòu)和全孔徑結(jié)構(gòu)反射鏡的熱輻射雜散光進(jìn)行了比較分析。結(jié)果表明,隨著紅外窗口向長波段移動,環(huán)形結(jié)構(gòu)的主鏡和次鏡的熱輻射雜散光越來越顯著,中遠(yuǎn)紅外波段的熱輻射雜散光將比近紅外波段提高2-3個(gè)數(shù)量級；其中主鏡的熱輻射雜散光又比次鏡的高2-3個(gè)數(shù)量級；比較不同反射鏡結(jié)構(gòu),環(huán)形主鏡和環(huán)形次鏡的熱輻射雜散光分別比其全孔徑結(jié)構(gòu)降低約2-3倍,更有利于系統(tǒng)自身熱輻射的抑制。 (4)對非成像路徑的雜散光主要進(jìn)行了光學(xué)系統(tǒng)的衍射雜散光和散射雜散光的分析。其中視場光闌邊緣產(chǎn)生了較可見光波段而言更為顯著的紅外衍射雜散光,且隨入射光強(qiáng)度的增大而增大,形成對紅外系統(tǒng)成像影響很大的雜散光背景；對于元件表面散射作用造成的雜散光而言,通過對鏡面采用不同散射模型的模擬,結(jié)果表明,鏡面的散射對雜散光貢獻(xiàn)量沒有太大的影響。 (5)綜合分析地基太陽望遠(yuǎn)鏡的各類紅外雜散光水平,分析得出系統(tǒng)中的關(guān)鍵紅外雜散光來源,在1～3μm波段外部雜散光是系統(tǒng)中的關(guān)鍵紅外雜散光來源；3～5μm波段三種雜散光都是系統(tǒng)紅外雜散光的重點(diǎn)來源；8～12μm波段自身熱輻射雜散光高出其它兩類雜散光將近一個(gè)量級,其變?yōu)樾枰攸c(diǎn)抑制的對象。同時(shí)論文對需要重點(diǎn)抑制的雜散光來源進(jìn)行了相關(guān)抑制措施的討論。
【關(guān)鍵詞】：地基太陽望遠(yuǎn)鏡 紅外雜散光分析 紅外輻射理論 非序列光線追跡法 紅外雜散光抑制
【學(xué)位授予單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH751
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 地基太陽望遠(yuǎn)鏡的紅外雜散光研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外對雜散光的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 地基太陽望遠(yuǎn)鏡紅外雜散光的分析方法12-14
• 1.4 研究內(nèi)容14
• 1.5 小結(jié)14-16
• 第二章 地基太陽望遠(yuǎn)鏡紅外雜散光分析的基本理論16-28
• 2.1 物體熱輻射理論基礎(chǔ)16-17
• 2.2 黑體輻射定律17-18
• 2.2.1 普朗克公式17
• 2.2.2 維恩位移定律17-18
• 2.2.3 斯蒂芬-玻爾茲曼定律18
• 2.2.4 灰體輻射定律18
• 2.3 紅外系統(tǒng)表面的雜散光傳播特性18-19
• 2.3.1 雙向散射分布函數(shù)18-19
• 2.4 地基太陽望遠(yuǎn)鏡的雜散光來源19-26
• 2.4.1 地基太陽望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20-21
• 2.4.2 系統(tǒng)視場外雜散光來源21-23
• 2.4.3 系統(tǒng)熱輻射雜散光來源23-24
• 2.4.4 非成像路徑雜散光24-26
• 2.5 地基太陽望遠(yuǎn)鏡紅外雜散光的危害26
• 2.6 小結(jié)26-28
• 第三章 利用ZEMAX進(jìn)行紅外太陽望遠(yuǎn)鏡雜散光的模擬仿真28-52
• 3.1 地基太陽望遠(yuǎn)鏡的非序列模式28-30
• 3.2 外部紅外雜散光30-34
• 3.2.1 太陽紅外雜散光30-32
• 3.2.2 大氣紅外雜散光32-34
• 3.2.3 外部雜散光結(jié)果分析34
• 3.3 系統(tǒng)自身熱輻射34-44
• 3.3.1 環(huán)形結(jié)構(gòu)反射鏡的自身熱輻射35-39
• 3.3.2 全孔徑結(jié)構(gòu)反射鏡的自身熱輻射39-43
• 3.3.3 熱輻射結(jié)果分析43-44
• 3.4 非成像路徑雜散輻射44-50
• 3.4.1 衍射雜散光44-46
• 3.4.2 可見光波段的衍射雜散光分析46-47
• 3.4.3 衍射雜散光結(jié)果分析47-48
• 3.4.4 散射雜散光48-50
• 3.4.5 散射雜散光結(jié)果分析50
• 3.5 綜合分析50-52
• 第四章 抑制地基太陽望遠(yuǎn)鏡紅外雜散光的措施52-64
• 4.1 遮光罩和擋光環(huán)的設(shè)計(jì)原則52-57
• 4.1.1 遮光罩的設(shè)計(jì)原理52-54
• 4.1.2 擋光環(huán)的設(shè)計(jì)原理54-57
• 4.2 內(nèi)表面涂層抑制雜散光57-59
• 4.3 非成像路徑雜散光的抑制措施和原則59-60
• 4.3.1 抑制表面散射引起的雜散光59
• 4.3.2 抑制衍射產(chǎn)生的雜散光59-60
• 4.4 溫度控制抑制紅外雜散光60-61
• 4.5 小結(jié)61-64
• 第五章 總結(jié)與展望64-66
• 5.1 論文工作總結(jié)64
• 5.2 本文的創(chuàng)新點(diǎn)及意義64-65
• 5.3 展望65-66
• 附錄166-67
• 附錄267-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 致謝73

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：555380