[实用新型]一种基于时间分辨的点源透过率杂散光测试系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及杂散光测试技术领域，尤其涉及一种基于时间分辨的点源透过率测试系统。

背景技术

杂散光是指到达像面的非成像光线在探测系统上形成的背景噪声，它是光学噪声的一种，杂散光的存在会降低光电探测系统的探测能力，严重时会使目标信号被杂散辐射噪声湮没，导致仪器无法正常工作。

因此对光机系统杂散光抑制的水平及测试验证提出了更高的要求。目前，杂散光测试方法主要是面源法和点源法，其中点源法精度高，是空间光学技术发展的趋势。点源法采用点源透过率作为评价函数，点源透过率(PST,Point Source Transmittance)定义为：视场外离轴角θ的点源目标辐射，经光学系统后在焦面处的辐射照度E_d(θ)与光学系统入口处辐照度E₀的比值。

在杂散光测试实践中，实际光机系统杂散光水平往往高于理论分析水平，究其原因主要是实际系统中存在加工、制造、装配等误差，或元件表面污染等，而根据PST定义，现有的测试系统只能测量光机系统的杂散光总量，因此从测试结果中很难分析、定位实际光机系统的杂散光。

实用新型内容

为了解决现有杂散光测试提供的信息量太少不足以准确分析及定位系统的杂散光问题，本实用新型提供一种基于时间分辨的点源透过率杂散光测试系统及方法，在杂散光测试中增加时间维信息，分析待测光机系统的杂散光传输时间分布特性与杂散光路径的关系，揭示系统内杂散光传输的因果关系，对系统杂散光问题的分析、定位和控制具有重要指导意义。

在杂散光测试中增加时间维信息主要是基于杂散光传输的时间分布特性，杂散光时间分布特性定义为光机系统内杂散光通过不同的杂散光路径，经历的光程不同，使其到达系统焦面的辐射能量随时间变化，从图1可以看出，在离轴角度为10°时，待测光机系统的杂散光时间分布特性曲线。

本实用新型的技术解决方案是提供一种基于时间分辨的点源透过率杂散光测试系统，其特殊之处在于：包括沿光路依次设置的脉冲激光光源系统1、光源整形系统2、平行光管3和待测光机系统4与探测系统5；还包括转台6和信号采集和处理系统7，上述待测光机系统4或平行光管3位于转台6上；上述探测系统5位于待测光机系统4的焦面上，上述信号采集和处理系统7采集探测系统5的信号，上述探测系统5为具有时间分辨率的探测系统。

优选地，为扩展杂光测试系统的动态范围，该系统还包括光衰减装置，上述光衰减装置位于平行光管焦点处。

优选地，上述光源整形系统2包括扩束镜头、整形器和汇聚透镜。

优选地，该探测系统5的时间分辨率优于0.1ns。

优选地，上述具有时间分辨率的探测系统5为条纹相机。

本实用新型基于时间分辨的点源透过率杂散光测试系统采用具有高时间分辨率的探测系统置于待测光机系统焦面处，测试待测光机系统的杂散光，获取杂散光时间分布特性曲线。

定义探测系统在第i个时间采样点接收到的杂散光辐射能为TD_i(θ)，探测系统共有m个采样点，则在该离轴角度θ下的点源透过率为PST(θ)为：

上式中，E_d(θ)为探测系统在待测光机系统焦面处接收到的辐照度，Ф(θ)为探测系统接收到的总杂散光辐射能，E₀为待测光机系统入口处平行光束辐照度，A为探测系统光敏面面积，t为积分时间。

每个杂散光通道辐射能TD_i(θ)是来自不同杂散光路径的杂散光辐射能LJ_j(θ)的线性叠加，则有

其中LJ_j(θ)代表第j个杂散光路径的杂散光辐射能；

a_ij(θ)代表第j个杂散光路径对TD_i(θ)贡献因子。

上式可表示成：

按照上述思路，也可将杂散光路径辐射能LJ_j(θ)表示成各杂散光通道辐射能的线性组合

b_ji(θ)是代表第i个杂散光通道的杂散光辐射能在第j个杂散光路径杂散光辐射能的得分因子。

上式可以表示成：