制冷型红外探测器的冷屏通常采用直角结构挡光环。经过挡光环侧壁反射的杂散光可以直接到达焦平面，导致探测器的成像质量大幅下降。通过对冷屏挡光环结构进行理论分析，提出了一种可抑制杂散光的挡光环侧壁优化结构。利用LightTools软件对优化前后的冷屏进行了模拟分析。结果显示，杂散光的总功率减少了71.6%。通过实验验证发现，探测器的平均响应非均匀性减少了27.1%，成像效果明显改善。结果表明，这种挡光环侧壁优化结构对于抑制杂散光非常有效。

为降低严重的外杂散光对红外探测系统成像性能的影响，对系统的遮光罩、挡光环和镜筒的消光螺纹设计优化。通过 ProE软件和 TracePro软件建立红外镜头的光机模型，采用正向光线追迹法，进行杂散光仿真分析，计算不同的光源离轴角度下的点源透过率值（PST），结合 MATLAB软件绘制不同疏密程度的消光螺纹镜头消杂散光的 PST曲线，并进一步验证三角形消光螺纹的抑制效果。结果表明：设计的挡光环能抑制部分杂散光；添加合理的消光螺纹后能有效抑制红外镜头杂散光；适当增加消光螺纹的密度并采用三角形螺纹，相比无消光螺纹情况下 PST值下降 1～2个数量级。当杂散光入射角大于临界入射角 30.时，杂散光抑制能达到阈值指标，满足杂散光抑制工作需求。

杂散光抑制是提高星敏感器精度的重要手段，遮光罩的设计是抑制杂散光的主要途径。对星敏感器遮光罩进行设计，通过SolidWorks软件建模，绘制出遮光罩结构，将得到的结构导入TracePro软件中进行杂散光分析。设定材料表面的双向散射分布函数与光线追迹数目，在不同方位角度对1°~75°之间共16个离轴角度进行了光线追迹，得到系统的PST曲线。结果表明，和改进前的结构相比，PST值降低了一个数量级，且系统的杂散光抑制能力在离轴角30°时达到10-9量级。遮光罩内设计竖直挡光环结构有很好的杂散光抑制作用，使系统杂散光抑制水平得到较大的提高。

杂散光会影响星像信噪比，降低系统测光精度。为保证50 BiN望远镜高精度测光观测的要求，对50 BiN望远镜进行了详细的杂散光分析。在TracePro软件中建立精确的仿真模型，计算望远镜本身的点源透过率PST值。根据其特点设计了主镜遮光筒内的挡光环。由于杂散光的不均匀性对“较差测光”系统影响很大，因此着重分析后，结合MATLAB软件验证了挡光环效果。结果表明：添加挡光环后，CCD像面的杂散光辐照度标准差得到明显改善。在离轴角大于30°时，PST值均在10-10量级，相比无挡光环的情况下降了3~4个数量级。由此说明，添加挡光环可以有效提高望远镜消杂散光的能力。该挡光环可应用于其他天文望远镜，可以在50 BiN观测网络中广泛推广和应用。

从光学设计的角度出发，介绍了冷屏杂散辐射抑制的基本原理。基于几何光学的基本原理，应用ASAP 软件的计算机仿真模拟手段进行实际的光学系统建模，在现有冷屏设计的基础上，仿真具有不同挡光环个数和不同开孔形状的挡光环的冷屏，分析筛选杂散辐射抑制效果最好的冷屏，在尽量减轻重量、减小体积的前提下，获得尽可能好的消杂散辐射效果。

从恒星光电探测系统的杂散光光源入手, 分析了杂散光的产生和传输特性, 建立了杂散光对恒星光电探测系统影响的评价指标, 然后提出了合理抑制杂散光的方案, 用于指导光机系统的结构设计。通过遮光罩、挡光环以及表面涂层处理技术来削弱杂散光对光机系统的影响, 利用软件对该光机系统结构进行杂散光模拟分析。对比模拟工况下消除杂散光前后的点源透射率(PST)曲线, 结果表明光机系统探测像面PST下降了两个数量级, 达到10-8~10-10。场外星等探测得到的现场数据进一步证明, 该设计方案可以有效地抑制杂散光对光电探测系统的影响, 从空间背景中提取出五等星探测图, 得到了清晰的探测图像。

为了深入研究红外探测器杜瓦内部的冷光阑的消杂光作用，在原有的圆柱形冷光阑基本结构的基础上， 按照冷光阑和挡光环的消杂光设计原理，提出了冷光阑-挡光环的四种不同组合的结构设计。首次采用LightTools 软件模拟了设计实例，并对挡光环和冷光阑的结构形状进行了全面的对比分析。结果表明，在挡光环方面，垂直挡光环的效果更佳； 在冷光阑方面，圆锥状二阶冷光阑的效果更佳。最后得出，四种结构中带垂直挡光环的圆锥状二阶冷光阑设计的效果更佳。

针对空间成像光学系统的像质容易受到瞬时视场外杂散辐射的影响，利用杂散光分析软件建立一个共形光学系统光学机械结构模型，并对其进行反向光线追迹，从而确定出该系统中对瞬时视场外杂散辐射光的聚集贡献较大的关键表面及视场外杂散辐射光的主要传递路径。采用在系统中加入多级挡光环辅助结构的方式获得了100%的瞬时视场外杂散光屏蔽效果。该设计方案具有简单易行的特点。

传统形式的挡光环是将挡光环与遮光罩内壁垂直设置，文中设计的新型挡光环是将挡光环与遮光罩内壁倾斜设置，使入射杂光的反射光线和一部分散射光线在挡光环与遮光罩内壁所夹的空间内多次衰减无法出射，剩余的散射光线也大多逆向光学系统传播，大大消弱了到达探测器的杂散光。新型挡光环的倾角α要始终保持α＞β(β为入射杂光与遮光罩内壁的夹角)的分布，才能避免一些照射到挡光环表面上的杂散光直接散射进入光学系统。文中以探测微弱星体的卡塞格林空间相机为例，在外遮光罩内部分别设置2种构型的挡光环，用Tracepro软件进行建模与仿真，结果表明：采用新型挡光环的空间相机与采用传统型挡光环的空间相机相比，其探测的星等提高了4个等级。

分析了离轴三反射望远镜的杂散光特性，给出了遮光罩设计的基本原则并进行了初步的设计.根据系统所要探测到的极限星等，通过计算得到了望远镜光学系统的点源透射比所必需满足的条件；在Tracepro杂光分析软件中建模，在方位角为0°、45°、90°、135°和180°时分别对0.1°～80°之间共15个离轴角度进行了光线追迹,通过计算得到了系统的PST曲线.结果表明，系统PST整体上是下降的且在离轴角30°以后接近指标要求，但在方位角0°和180°时，PST曲线在个别角度有突增的现象，通过光线追迹数据，得到了主要的杂光传输路径，提出了对遮光罩的修改方案并对其进行了修改.最后对改进后的系统重新进行了仿真分析.仿真结果表明，系统的杂光抑制能力达到了指标要求.