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将具有蜂窝内壁结构的遮光罩内的杂散光传播分解为蜂窝结构的散射、内壁等效面传播两个层次的行为。通过建立蜂窝结构的等效面各向异性反射模型,采用蒙特卡罗法模拟获得内壁等效面的双向反射分布函数(BRDF)。以此为基础,再次采用蒙特卡罗法模拟遮光罩内壁等效面的杂散光传播过程,分析了该类遮光罩的杂散光抑制特性,并讨论了蜂窝高度和涂层反射率的影响。结果表明,遮光罩内壁蜂窝结构有很好的杂散光抑制作用;蜂窝高度与边长之比δ≥1时,遮光罩的抑制能力不再变化,降低涂层反射率能够有效地增强抑制效果。
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书书书
第
32
卷
第
5
期
光
学
学
报
Vol.32
,
No.5
2012
年
5
月
犃犆犜犃犗犘犜犐犆犃犛犐犖犐犆犃
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狔
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2012
具有蜂窝内壁的遮光罩杂散光抑制特性分析
陈
学
孙
创
夏新林
(哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,黑龙江 哈尔滨
150001
)
摘要
将具有蜂窝内壁结构的遮光罩内的杂散光传播分 解 为 蜂 窝 结 构 的 散 射、内 壁 等 效 面 传 播 两 个 层 次 的 行 为。
通过建立蜂窝结 构 的 等 效 面 各 向 异 性 反 射 模 型,采 用 蒙 特 卡 罗 法 模 拟 获 得 内 壁 等 效 面 的 双 向 反 射 分 布 函 数
(
BRDF
)。以此为基础,再次采用蒙特卡罗法模拟遮光罩内壁等效面的杂散光传播过程,分析了该类遮光罩的杂散
光抑制特性,并讨论了蜂窝高度和涂层反射率的影响。结果表明,遮光罩内壁蜂 窝 结 构 有 很 好 的 杂 散 光 抑 制 作 用;
蜂窝高度与边长之比
δ
≥
1
时,遮光罩的抑制能力不再变化,降低涂层反射率能够有效地增强抑制效果。
关键词
空间光学;杂散光;遮光罩;蜂窝结构;蒙特卡罗法
中图分类号
TN214
文献标识码
A
犱狅犻
:
10.3788
/
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350.6090
;
120.4820
;
290.2648
;
290.1483
收稿日期:
20111117
;收到修改稿日期:
20111228
基金项目:国家自然科学基金(
90816022
)资助课题。
作者简介:陈
学(
1985
—),男,博士研究生,主要从事红外仿真与杂散光分析等方面的研究。
Email
:
hit
_
chenxue
@
163.com
导师简介:夏新林(
1966
—),男,博士,教授,主要从事杂散光、红外辐射和耦合传热等方面的研究。
Email
:
xiaxl
@
hit.edu.cn
(通信联系人)
1
引
言
杂 散 光 的产 生严 重影 响了 空间 光学 系统 的性
能
[
1
]
。遮光 罩 是 抑 制 系 统 视 场 外 杂 散 光 的 主 要 手
段,内壁一般设置挡光环结构,关于这类遮光罩的设
计
[
2
,
3
]
、优化
[
4
,
5
]
、改进及性能分析
[
6
~
9
]
已经有了大量
的研究。采用微小蜂窝结构代替挡光环的抑制措施
已经得到应用
[
10
]
,在遮光罩内壁形成大量的“光陷”
孔穴,有利于杂散光的消除。然而,针对这类遮光罩
的抑制特性还缺乏较深入的研究。遮光罩的杂光分
析常采用有 限 元 法 专 用 程 序
[
11
]
和 蒙 特 卡 罗 法 的相
关软件
[
6
,
7
,
11
,
12
]
[包 括 高 级 系 统 分 析 程 序 (
ASAP
)、
Li
g
htTools
和
TracePro
等]。蒙特卡罗法的优势在
于能够适应复杂结 构 的计 算 模拟,并 考虑 光 线多 次
散射和部件的遮挡 效 应;而 有 限元 法 需对 结 构进 行
区域或面元划分,并预 先确 定 光线 传 输主 要 路径 以
减少计算量,考虑多次 散 射和 应 用于 复 杂结 构 时计
算量很大。
蜂窝结构的采用导致遮光罩内壁结构更加复杂,
杂散光分析时难以直接进行光线追迹。而借助等效
面的处理方式
[
13
]
,将其等效 为漫反 射面或 采用理 论
05230041
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