| infotek | 2023-05-11 08:23 |
光學(xué)工程中的聰明的技巧在光學(xué)工程中，高效的計(jì)算結(jié)果很難通過(guò)強(qiáng)力光線(xiàn)追跡來(lái)獲得。使用輻射測(cè)量學(xué)技術(shù)，在很短的時(shí)間內(nèi)，可以有效并準(zhǔn)確地執(zhí)行雜散光，照度均勻性和自發(fā)熱輻射的計(jì)算來(lái)追跡必要數(shù)量的光線(xiàn)。 關(guān)鍵字：照明，輻射度量學(xué)，光線(xiàn)追跡，雜散光 1.前言 根據(jù)MSNtm Encarta（微軟公司產(chǎn)品）在線(xiàn)詞典，“clever”這個(gè)詞是一個(gè)形容詞，意為“展示意志力，敏捷性和創(chuàng)造力”�！皌rick”這個(gè)詞是一個(gè)名詞，意為“一個(gè)特殊的、有效或巧妙的技巧，技能或技術(shù)”。綜上所述，本文的目的是介紹光學(xué)工程領(lǐng)域中聰明的和創(chuàng)造性的使用技巧。 在光學(xué)軟件的早期，當(dāng)開(kāi)始執(zhí)行計(jì)算時(shí)，設(shè)計(jì)人員和分析師學(xué)會(huì)了如何高效又富有洞察力的計(jì)算。他們必須如此的原因是，在分時(shí)享用計(jì)算機(jī)上進(jìn)行計(jì)算成本很高，而且獲取計(jì)算機(jī)并不總是很方便。此外軟件開(kāi)發(fā)人員還沒(méi)有寫(xiě)出很多如目前的現(xiàn)代軟件一樣豐富的專(zhuān)門(mén)的功能。 現(xiàn)代的軟件提供了無(wú)數(shù)種計(jì)算選擇，這使得很多沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的用戶(hù)相信，每一個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)按下工具欄上的按鈕而得以解決（圖1）。這是不正確的!  圖1 “圣杯”界面的發(fā)展：一個(gè)解決了用戶(hù)問(wèn)題的按鈕，…不管它是什么問(wèn)題。 有幾類(lèi)問(wèn)題，僅僅按鈕的解決方案是行不通的。這包括雜散光/離軸抑制計(jì)算，照明分析問(wèn)題（特別是源于特定的視角），自發(fā)熱輻射計(jì)算及涉及多光束的干涉分析。這篇論文論述了前三類(lèi)問(wèn)題。 2.雜散光的計(jì)算 例如，讓我們考慮距離地球特定軌道高度上的傳感器的典型雜散光計(jì)算案例（圖2）。在這種情況下，傳感器的視線(xiàn)（LOS）是在地球的邊緣之上；LOS與邊緣之間的角度通常稱(chēng)為“邊緣角”�，F(xiàn)在的問(wèn)題是“到達(dá)傳感器FPA（焦平面陣列）的雜散光數(shù)量是多少？”  圖2 地球傳感器的幾何結(jié)構(gòu)（不按比例尺測(cè)量）。 最顯而易見(jiàn)的方法是將地球作為發(fā)射器（圖3）。使用這種技術(shù)，用戶(hù)需要從地球追跡極大數(shù)量上的發(fā)射光線(xiàn)，并希望一些光線(xiàn)可以到達(dá)傳感器。假設(shè)一些光線(xiàn)確實(shí)到達(dá)傳感器(不太可能!)，這些光線(xiàn)由于光學(xué)和機(jī)械的原因發(fā)生散射，而這些散射的光線(xiàn)在FPA中得到積累。在追跡足夠數(shù)量光線(xiàn)的極限情況下，這種技術(shù)將會(huì)起作用，但在合理的時(shí)間內(nèi)，對(duì)于任何適當(dāng)數(shù)量的光線(xiàn)追跡，光線(xiàn)統(tǒng)計(jì)將極其稀少。  圖3 強(qiáng)力光線(xiàn)追跡：將地球作為朗伯發(fā)射體。 這個(gè)問(wèn)題顯然有它的原因，在于地球的大小和傳感器入口處孔徑的大小的重大尺寸差異。解決這個(gè)問(wèn)題的傳統(tǒng)方法是考慮來(lái)自地球的傳感器的雜散光特點(diǎn)并且分為兩部分來(lái)做實(shí)驗(yàn)。 傳感器的雜散光的特點(diǎn)是方便地包含在一個(gè)名為點(diǎn)源透射率（PST）的函數(shù)中。雖然有幾種對(duì)于PST的定義，但是輻照度定義（公式1）是最常見(jiàn)，因?yàn)樗鼘?duì)例如由次反射鏡和支撐結(jié)構(gòu)等等產(chǎn)生的光瞳中的遮光作用不敏感。  計(jì)算PST非常簡(jiǎn)單：從特定的離軸角，單位輻照度入射光束可以追跡到系統(tǒng)，并且由光學(xué)和機(jī)械結(jié)構(gòu)散射的光線(xiàn)可以指向FPA（圖4）。（如果系統(tǒng)是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的，那么離軸點(diǎn)光源的PST可以在一個(gè)單平面內(nèi)確定。然而對(duì)于大多數(shù)的系統(tǒng)，由于支架的原因，往往都是不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，大多數(shù)系統(tǒng)需要在不同的方位角上進(jìn)行重復(fù)PST計(jì)算，同樣可以充分描述平面外的雜散光屬性。）  圖4 在一個(gè)離軸角θ上計(jì)算PST。 | |