CN112710385B - 一种用于光电敏感器测试的光学陷阱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于光电敏感器测试的光学陷阱，包含：消光装置，所述消光装置包含：中空密封结构，所述中空密封结构面向光电敏感器方向具有一开口，便于杂散光进入所述消光装置；消光涂层，所述消光涂层设置于所述中空密封结构的内表面上，以吸收进入所述消光装置中的杂散光；光学玻璃，所述光学玻璃紧固在所述中空密封结构的侧面上的消光涂层上，以通过多次反射、折射消耗杂散光的能量。本发明可去除光电敏感器视场内的杂散光。
Description
技术领域
本发明涉及光学测试技术领域，尤其涉及一种抑制光电敏感器测试背景视场内杂散光的光学陷阱。
背景技术
光电敏感器在轨工作中，系统视场外存在强烈的辐射源杂散光，如太阳光、月光、地气光等，为验证光电敏感器抑制杂散光的能力，需要设计、搭建评估杂散光抑制能力的室内光学测试环境。由于在实际在轨工作中，辐射源杂散光入射到光电敏感器外壁和遮光罩首环后，杂散光会消失在太空中，不会入射到光电敏感器造成目标干扰。但在室内光学测试环境中，由于太阳模拟器出射光从某角度入射到光电敏感器遮光罩时，由于投影面积不能完全匹配的原因，入射光不可避免地可能会入射到光电敏感器外壁或遮光罩首环，而入射到光电敏感器外壁或遮光罩首环的入射光，在经过若干次反射和散射后，会出现在光电敏感器的视场中而形成杂散光，进而入射到光电敏感器形成干扰目标点，这为定量验证光电敏感器抑制辐射源杂散光能力增加了干扰项，因此有必要在光电敏感器的视场内增设一种光学陷阱，确保光电敏感器视场内除了辐射源直接入射到遮光罩而造成的杂散光外，没有其他非必要的杂散光。
现阶段，国内评估光电敏感器杂散光抑制能力的方案一般是建立室内光学测试环境，即光学暗室。光学暗室表面一般涂有消光涂料，或者由聚氨酯泡沫塑料加工而成的角锥吸波棉及消光涂料构成，国内现有的光学暗室内部总体消光率一般不超过97％。由于评估光电敏感器的杂散光抑制能力主要是针对视场外的辐射源杂散光，因此有效去除光电敏感器视场内的非必要杂散光则显得尤为重要，所以为了更有效定量评估光电敏感器对视场外辐射源杂散光的抑制能力，需要在一般的光学暗室中增设更有效抑制光电敏感器杂散光的光学陷阱。
发明内容
本发明提出了一种抑制光电敏感器测试背景视场内杂散光的光学陷阱，可有效去除光电敏感器视场内的杂散光，从而可以更加准确的评估光电敏感器抑制视场外辐射源杂散光的能力。
为了达到上述目的，本发明提出了一种用于光电敏感器测试的光学陷阱，包含：
消光装置，其用于消除光电敏感器测试背景视场内的杂散光；
所述消光装置包含：
中空密封结构，所述中空密封结构面向光电敏感器方向具有一开口，便于杂散光进入所述消光装置；
消光涂层，所述消光涂层设置于所述中空密封结构的内表面上，以吸收进入所述消光装置中的杂散光；
光学玻璃，所述光学玻璃紧固在所述中空密封结构的内侧面上的消光涂层上，以通过多次反射、折射消耗杂散光的能量。
进一步地，所述光学陷阱还包含：
支架结构，其用于支撑固定所述消光装置，以垫高所述消光装置；
移动装置，其固定在所述支架结构上，用于移动所述光学陷阱。
进一步地，所述中空密封结构采用铝合金材料。
进一步地，所述中空密封结构类似梯台形。
进一步地，所述消光涂层的消光率大于等于98％。
进一步地，所述光学玻璃具有高平面、高透过率。
进一步地，所述光学玻璃通过压边方式紧固在所述消光涂层的表面上。
进一步地，所述支架结构为升降可调式支架，以便调节所述消光装置的高度。
进一步地，所述移动装置为固定在所述支架结构底部的可固定滚轮。
本发明具有以下优势：
入射到光学陷阱内的杂散光在本发明的光学玻璃和消光涂层的共同作用下，进行多次的反射、折射、全反射和吸收后，最终由于杂散光能量过低而消失在光学陷阱中，本发明有效去除光电敏感器测试背景视场内的杂散光的性能达到99.5％以上。
附图说明
图1为本发明实施例提供的光学陷阱的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的消光装置的截面图；
图3为本发明实施例提供的消光装置的局部图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示，本发明提出了一种用于光电敏感器测试的光学陷阱，包含：
消光装置1，其用于消除光电敏感器测试背景视场内的杂散光；
支架结构2，其用于支撑固定所述消光装置1，以垫高所述消光装置1；
移动装置3，其固定在所述支架结构2上，用于移动所述消光装置1。
如图2所示，所述消光装置1包含：
中空密封结构101，所述中空密封结构101面向光电敏感器方向具有一开口104，便于杂散光进入所述消光装置1；所述中空密封结构101只在面向光电敏感器方向的一面设有一开口104，其余各面均严格密封，且该开口104的大小均小于其余各面；
消光涂层102，所述消光涂层102设置于所述中空密封结构101的内表面上，以吸收进入所述消光装置1中的杂散光；所述消光涂层102的消光率在98％以上；
光学玻璃103，所述光学玻璃103紧固在所述中空密封结构101内部侧面上的消光涂层102上，以通过多次反射、折射消耗杂散光的能量；所述光学玻璃103具有高平面、高透过率。
所述光学玻璃103紧压式安装在所述消光涂层102上，进一步地，所述消光涂层102通过压边方式紧固在所述消光涂层102表面上，如图3所示。
具体地，所述中空密封结构101采用铝合金材料。所述中空密封结构101类似梯台形，且在梯台形的短边设有一开口104。所述中空密封结构101的内表面包括多个侧面以及与所述开口104相对的底面。所述消光涂层102设置在所述中空密封结构101的内表面上，即所述消光涂层102设置在所述中空密封结构101内的多个侧面及底面上。所述光学玻璃103仅仅安装在所述中空密封结构101内的多个侧面上的消光涂层102上，而不安装在所述消光装置1的底面上的消光涂层102上，以防止进入所述消光装置1的杂散光经所述光学玻璃103反射直接逃逸出所述消光装置1。
所述支架结构2固定在所述消光装置1的底部，以固定支撑所述消光装置1，并垫高所述消光装置1。优选地，所述支架结构2为升降可调式支架，以便调节固定设置在所述支架结构2上的消光装置1的高度，使得所述光学陷阱适用于各种光电敏感器测试环境。
所述移动装置3固定在所述支架结构2的底部，以实现所述光学陷阱的便捷移动。优选地，所述移动装置3为固定在所述支架结构2底部的多个可固定滚轮，通过移动滚轮可实现固定设置在所述支架结构2上的消光装置1的移动。
本发明的工作原理为：
将消光装置1的中空密封结构101的开口104面向光电敏感器方向，当杂散光入射到中空密封结构101的内表面上的光学玻璃103时，大部分杂散光会折射进入光学玻璃103然后再出射到光学玻璃103与消光涂层102的缝隙空气中，然后再入射到消光涂层102，入射到消光涂层102的98％的光线会被吸收，剩下的2％的光线会以漫反射的方式再入射到光学玻璃103中然后出射到中空密封结构101内部空间中，同时杂散光在光学玻璃103中传递时会有部分能量被吸收，而另小一部分杂散光会被光学玻璃103表面反射再入射到中空密封结构101更深处的光学玻璃103表面上并重复以上的过程，或入射到框架结构底部的消光涂层102。另外，由于光学玻璃103为光密介质，空气为光疏介质，因此有些杂散光在从光学玻璃103出射到空气的过程中，根据全反射原理，会由于入射角过大而不能从光学玻璃103出射到空气中。因此，入射到中空密封结构101内表面的杂散光会由于在光学玻璃103和消光涂层102的共同作用下，进行多次的反射、折射、全反射和吸收后，最终由于杂散光能量过低而消失在光学陷阱中。
本发明有效去除光电敏感器测试背景视场内的杂散光的性能达到99.5％以上。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (8)
1.一种用于光电敏感器测试的光学陷阱，其特征在于，包含：消光装置，其用于消除光电敏感器测试背景视场内的杂散光；
所述消光装置包含：
中空密封结构，所述中空密封结构面向光电敏感器方向具有一开口，便于杂散光进入所述消光装置；所述中空密封结构类似梯台形；所述开口的大小均小于其余各面；
消光涂层，所述消光涂层设置于所述中空密封结构的内表面上，以吸收进入所述消光装置中的杂散光；
光学玻璃，所述光学玻璃紧固在所述中空密封结构的内侧面上的消光涂层上，以通过多次反射、折射消耗杂散光的能量；
当杂散光入射到所述中空密封结构的内表面上的光学玻璃时，大部分杂散光会折射进入光学玻璃，然后再出射到光学玻璃与所述消光涂层的缝隙空气中，然后再入射到消光涂层，入射到消光涂层的98％的光线会被吸收，剩下的2％的光线会以漫反射的方式再入射到光学玻璃中然后出射到中空密封结构内部空间中，同时杂散光在光学玻璃中传递时会有部分能量被吸收，而另小一部分杂散光会被光学玻璃表面反射再入射到中空密封结构更深处的光学玻璃表面上并重复以上的过程。
2.如权利要求1所述的光学陷阱，其特征在于，所述光学陷阱还包含：
支架结构，其用于支撑固定所述消光装置，以垫高所述消光装置；
移动装置，其固定在所述支架结构上，用于移动所述消光装置。
3.如权利要求1所述的光学陷阱，其特征在于，所述中空密封结构采用铝合金材料。
4.如权利要求1所述的光学陷阱，其特征在于，所述消光涂层的消光率大于等于98％。
5.如权利要求1所述的光学陷阱，其特征在于，所述光学玻璃具有高平面、高透过率。
6.如权利要求1所述的光学陷阱，其特征在于，所述光学玻璃通过压边方式紧固在所述消光涂层的表面上。
7.如权利要求2所述的光学陷阱，其特征在于，所述支架结构为升降可调式支架，以便调节所述消光装置的高度。
8.如权利要求2所述的光学陷阱，其特征在于，所述移动装置为固定在所述支架结构底部的可固定滚轮。
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