1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710119
The empirical findings from this study confirm the superiority of reinforcement learning in formulating effective stray light suppression measures for space gravitational wave detection telescope systems. The approach not only achieves superior suppression outcomes but also introduces an efficient, flexible, and innovative solution to the challenges of stray light in space gravitational wave detection and other high-precision optical systems.
引力波 星载望远镜 杂光抑制 强化学习 gravitational wave spaceborne telescope stray light suppression reinforcement learning 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230041
星敏感器在轨工作期间周期性地受到以太阳光为主要来源的杂散光干扰，导致恒星或感知目标捕获失效，轻者姿态数据无效，重者面临被非合作目标定向攻击。在杂散光抑制过程中，遮光罩可将太阳光消减至10−5~10−6量级，从而有效减少太阳光对像面的污染。然而，在遮光罩研制过程中，因散射模型精度不高、挡光环刃口厚度无法有效测量，导致实际遮光罩消光性能达不到预期设计要求。文中在粗糙度为1.0 μm铝合金基材上测量Magic black消光涂层，并拟合出偏差小于10%的散射模型；针对挡光环刃口的特殊构造，提出利用同轴远心光路检测刃口厚度，检测精度优于1.2 μm；最后以遮光罩消光比定量测试以及外场杂散光观星测试考核遮光罩杂散光抑制性能。结果表明，用拟合后的BRDF散射模型，比朗伯散射体精度提升40%；刃口检测可保障遮光罩消光性能，使得遮光罩消光比理论仿真与实际测试偏差小于12%；暗室杂散光测试使得在24°太阳光入射时像面平均灰度为55.80；外场观星杂散光测试时精度变化量不超过0.5″。该星敏感器遮光罩检测方法可为其他光电类敏感器提供理论基础与技术支持。
星敏感器 遮光罩 杂散光抑制 BRDF 刃口检测 star sensor baffle stray light suppression BRDF edge inspection 红外与激光工程
2023, 52(9): 20230450
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术重点实验室，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
自发拉曼光谱检测具有宽光谱高分辨但信号较弱的特点，因此杂散光的影响不可忽视。针对自行设计的单细胞拉曼光谱仪光栅转动下系统杂散光产生的机理进行了研究，给出了杂散光抑制方法，特别是多重结构下消除杂散光光学陷阱的设计方法，通过TracePro软件仿真验证了其杂散光抑制的有效性，分析结果显示，杂散光抑制后不同波长处杂散辐射比降低了12%~47%，细胞拉曼光谱仪整体杂散光水平低于10-6，经杂散光抑制后的光谱仪更加有利于微弱光信号的探测。
光谱学 单细胞拉曼光谱仪 光学陷阱 TracePro 杂散光抑制 激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1923003
1 青岛理工大学山东省激光绿色智能制造与设备协同创新中心，山东 青岛 266520
2 工业流体节能与污染控制教育部重点实验室，山东 青岛 266520
3 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
4 北京长峰科威光电技术有限公司，北京 100195
5 中国科学院大学，北京 100049
6 中国电子科技集团公司第四十一研究所，山东 青岛 266555
为抑制光学系统内部的杂散光反射，设计了一种具有非对称特征的新型微结构。该微结构通过减少镜面反射的方式，防止外部杂散光到达光学系统像面位置。为实现对非对称微结构的激光高速加工制备，提出了激光振镜加工系统进行倾斜加工的新方式。设计了新型的高速激光加工平台，制备了非对称的铝基微结构，并搭建了镜面反射测试实验和仿真综合实验对样品进行对比测试。结果表明，加工样品对杂散光具有良好的抑制效果。当设定入射角度为15°、照明光束为650 nm激光时，该微结构与常规的阳极氧化表面相比，抑制杂散光的性能提高了10倍，相对反射率仅为0.008%。
光学设计 微结构制备 纳秒激光 激光材料加工 杂散光抑制 光学学报
2023, 43(11): 1122001
分析了不同F数下的冷屏高度与焦平面响应率非均匀性的关系，在冷屏高度增加的不同阶段，不同F数的冷屏通光孔径带来的杂散辐射影响不同，焦平面均匀性出现增加、减小或不变等情况，在保证焦平面最大响应梯度不超过25%以及冷屏最大温差不超过5 K的情况下，通过曲线确定冷屏高度。同时基于点源透过率（PST）的仿真结果，对4种外观结构的冷屏分别在F1.2~F5.5下的杂散光抑制效果进行分析，进一步得到每种冷屏结构在不同F数下的适用情况。提出3种冷屏排气孔结构优化方案，优化后的排气孔结构焦平面接收的探测器内部热辐射功率较优化前减小了约87%。
探测器 冷屏 点源透过率 杂散光抑制 内部热辐射
以杂散光在探测器像面平均照度低至6等星为例，首先从理论及工程应用角度对星敏感器遮光罩进行论证、设计、仿真、测试，并提出在遮光罩设计阶段应该充分结合光学镜头、星点提取算法、技术要求特点，确定遮光罩有效通光口径、视场、外形包络尺寸、消光性能；其次，利用几何作图的方法确定遮光罩挡光环位置、刃口倒角角度、刃口倒角朝向，并建立起散射关键面；然后，根据仿真过程中一次散射与多次散射对像面照度的影响确定刃口厚度；最后，通过仿真和实验室测试方式证明所设计的遮光罩结构合理，可满足太阳光抑制低至6等星，星敏感器受杂散光影响测量精度偏差在2″以内。
光学器件 星敏感器 遮光罩设计 杂散光抑制 杂散光仿真
光子学报
2022, 51(11): 1130002
