大功率红外光学系统中的杂散光及其鬼像分析

对于如图 2 所示的红外系统，面数较多，且为大功率光学系统，因而多次反射形成的鬼像对系统的影响仍可能很大。进行分析时，首先输入系统的结构参数，并假设各透射光学表面透射率与反射率分别为 0.95 和 0.05；然后进行近轴分析，结果如图 3 所示。在这里，我们假设入射光强为2000，追迹终止的能流密度边界值为 1E-5, 按产生的鬼像能量大小排序，列出了能量最大的前 10 个鬼像，其位置，发散角，能流密度等数值都可从相应的列显示出来。例如，第一行，表示能量最大的一个鬼像点，其值（Ghostillum）为 4.247108e+02，该鬼像位于第六面与第七面之间，距第七面距离（Distance）为 9.365138e+01，发散角(u)为：-2.654831e-01，等等。

图3.对红外系统鬼像的近轴分析结果

由上述近轴分析结果，我们可以得知，该红外系统影响最大的几个鬼像大小及位置；接着， 我们可以对最大的几个鬼像分别进行实际光线追迹，列出这些面上的鬼像分布情况。如图4，为第7面上产生的鬼像情况，颜色越深表示能量越大。然后就可以采取相应的措施，如增加倾斜板等方法，使这些鬼像的位置远离易损光学元件或大幅度减小其能量值，从而达到最终消除鬼像对系统造成的破坏性影响。

图4.考察的红外系统第七面上鬼像分布情况

4 结论

将常用的商业光学设计软件的近轴分析结果与本软件的近轴分析结果作了比较，结果完全一致。并采用将系统展开的方式，即将反射面视为透射面的方法，来检验实际光线追迹得出的高阶鬼像数据，其结果也是一致的。因而，运用我们编写的红外光学系统杂散光分析软件来进行鬼像分析是可靠而且实用的，可以为实际的系统设计提供了强有力的数据支持。