大相对孔径全天时星敏感器光学系统

作     者：张凯胜 苏秀琴 叶志龙 ZHANG Kaisheng;SU Xiuqin;YE Zhilong

作者机构：中国科学院西安光学精密机械研究所西安710119 中国科学院大学北京100049 上海航天控制技术研究所上海201109 

基　　金：中国科学院战略高技术创新基金(No.GQRC-19-19) 

出 版 物：《光子学报》 (Acta Photonica Sinica)

年 卷 期：2022年第51卷第11期

页      码：274-284页

摘      要：为实现星敏感器在J波段对3等恒星进行全天时高精度探测,采用被动消热差设计方法,根据光学系统与结构材料的热差性能差异,进行匹配优化实现镜头消热差,设计完成了一种大相对孔径全天时星敏感器光学系统。针对恒星在该波段下的指标进行分析,确定光学系统焦距为84 mm,F数为1.4,工作谱段范围为1.1~1.4μm,视场角为8.4°。在光学系统设计过程中选取常用光学材料和镜筒材料,通过改变各透镜形状,合理匹配各镜片之间的光焦度,从而实现被动补偿无热化设计。优化设计完成后的光学系统在高低温(-40℃~+60℃)及真空条件下,当离焦0.02 mm后,弥散斑尺寸优于30μm,色畸变小于0.018 mm。星敏感器内部采用表面发黑处理,遮光罩采用非等间距布局设计,表面采用一款具有较高太阳吸收率的SB-3A国产消光漆进行涂黑,可以在保证效果的情况下有效减轻重量,遮光罩内档光环采用16°斜角,可以保证较好的杂散光抑制能力。利用Tracepro软件对光机系统的杂散光进行了仿真分析,分析结果表明,视场内由目标产生杂散光是目标强度的3×10^(-5),视场外杂散光强度由10^(-2)量级迅速下降,18°以外杂散光强度为视场外强光的10^(-4)以下。地面观星试验实现了对3等星全天时探测,验证了该光学系统设计的合理性。

主 题 词：大相对孔径 全天时 星敏感器 光学系统 无热化 

学科分类：08[工学] 081105[081105] 0811[工学-水利类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/gzxb20225111.1111003

馆 藏 号：203115519...