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4. 結(jié)論
詳細(xì)的阿帕奇望遠(yuǎn)鏡模型是從CAD 模型中發(fā)展出來的。在附加不同的組件以及散射模型性質(zhì)之后，我們重現(xiàn)了望遠(yuǎn)鏡拍攝的針孔圖像，所以就驗(yàn)證了模型有效性。
現(xiàn)有系統(tǒng)的PST 基線在望遠(yuǎn)鏡窄縫面上幾乎沒有隨離軸角度的下降。這是由于，(1)焦面有一個(gè)大的，沒有阻擋的視野，可以看到Nasmyth 反射鏡和鏡室，主鏡室，Nasmyth 鏡室上方的擋板，(2)望遠(yuǎn)鏡在窄縫平面上比較大的角度范圍內(nèi)有相對(duì)為遮擋的照明，以及(3) 次要和Nasmyth 擋板沒有封裝。這些結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一系列的一級(jí)散射路徑，可以直接照射到焦面上。
圖21
圖22
我們減少雜散光的方法是分別解決每個(gè)問題。為了減少焦面的FOV，我們提出在主鏡室上增加一個(gè)簡(jiǎn)單的環(huán)狀擋板。為了減少望遠(yuǎn)鏡的照明，我們提出安裝有狹縫的風(fēng)擋，這導(dǎo)致了PST 的戲劇性的下降。我們同時(shí)分析了北和南側(cè)的主支架的包裹，這在實(shí)踐中的操作性不好，效果也不好，由于黑面也會(huì)散射。最后我們提議用封閉的次要Nasmyth 擋板來替換環(huán)形圈和支撐立方體。在擋板有低光學(xué)散射時(shí)，PST 能下降大概3倍。通過這些改動(dòng)，很重大的性能提升是有可能的。
這里的分析嚴(yán)重依賴于有一個(gè)完整的望遠(yuǎn)鏡/裝置/封裝系統(tǒng)的模型，能夠用來進(jìn)行雜散光計(jì)算。注意采用雜散光控制中的最佳實(shí)踐或者“第一規(guī)則”，可能能夠提升系統(tǒng)的性能。但是，系統(tǒng)的全面提升，通過基于建模的方法能最好地實(shí)現(xiàn)，基于建模的方法能夠提供必要的工具來理解系統(tǒng)性能表現(xiàn)和系統(tǒng)改動(dòng)實(shí)驗(yàn)。使用基于模型的方法能夠得到量化的系統(tǒng)性能表現(xiàn)，然后最先消除最嚴(yán)重的雜散光問題。當(dāng)這些問題的解決方法已經(jīng)找到，其它消除雜散光的方法自動(dòng)就顯現(xiàn)出來，可以依次處理。雜散光消除和系統(tǒng)性能的提高，值得使用軟件工具和這里提供的方法來認(rèn)真地解決，不管是在對(duì)于設(shè)計(jì)的初始階段，還是對(duì)于成熟的使用中的設(shè)備。
5. 參考文獻(xiàn)
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9. Spyak, P., Wolfe, W., "Scatter from particulatecontaminated mirrors. part 4: properties of scatter from dust for visible to far-infrared wavelengths", Optical Engineering, Vol. 31, No. 8, August 1992, pp.1775-1784.
注釋：
FRED Optimum 是一套由Photon Engineering所開發(fā)出來的光學(xué)工程仿真軟件，作為光機(jī)一體化的開發(fā)平臺(tái)，可以用在光學(xué)設(shè)計(jì)過程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，包括最初的概念驗(yàn)證，整合光學(xué)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)，對(duì)虛擬原型進(jìn)行全面分析，對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行快速公差分析和優(yōu)化。它的顯示窗口為3D實(shí)體顯示工作平臺(tái)，具備快速的光線追跡功能，并且可以同時(shí)允許32核CPU進(jìn)行多線程運(yùn)算。
功能優(yōu)勢(shì)：
多軟件接口，可導(dǎo)入其他光學(xué)軟件（Zemax、CodeV、OSLO、ASAP）進(jìn)行整個(gè)光機(jī)系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)，包含光線路徑、MTF、光程差、雜散光路徑、鬼像、PST與關(guān)鍵被照面、衍射、冷反射、紅外熱成像分析。
CAD導(dǎo)入無破損，可以導(dǎo)入CAD 模型并修改其參數(shù)和光學(xué)性質(zhì)。
整機(jī)裝配、pick up解、公差與靈敏度分析。
真實(shí)三維模型渲染和實(shí)時(shí)顯示窗口，可以直觀快速的找到光機(jī)系統(tǒng)中尺寸不匹配常見問題。
可分析光學(xué)系統(tǒng)的三階像差、波像差、振幅、相位等光信息。
具有序列與非序列光線追跡能力，光線追跡數(shù)量數(shù)沒有限制。
可多達(dá)32核CPU的多線程運(yùn)算能力。
擁有內(nèi)置混合優(yōu)化功能，擁有fractional weighting功能以鏈接變量，可進(jìn)行局部和全局優(yōu)化，可內(nèi)建或從CAD導(dǎo)入的NURB表面進(jìn)行優(yōu)化，可大大減輕照明等領(lǐng)域的設(shè)計(jì)中繁重的工作量。
支持VB腳本編程，包含非常多的命令語言�？芍С謩�(chuàng)建和修改幾何模型、光源、鍍膜、材料、散射模型以及進(jìn)行光線追跡和計(jì)算分析，實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展。
14+BSDF散射模型，可用來仿真機(jī)械元件的表面散射，每個(gè)元件可賦予多個(gè)散射模型，所有的這些散射模型混合可形成成千上萬的散射模型，并可模擬透鏡表面粗糙度。
擁有多種體散射模型，并支持腳本自定義散射模型，支持熒光粉、光學(xué)元件內(nèi)部缺陷的散射模型等。
支持IES TM-27-14 XML光譜文件直接導(dǎo)入。
FRED可以仿真同調(diào)及繞射光學(xué)系統(tǒng)，使用相對(duì)簡(jiǎn)單但是有效的光線追跡的擴(kuò)展方法，一般稱為高斯光束分解。任何復(fù)雜的光場(chǎng)可以分解為高斯光束，這個(gè)方法允許我們可以處理相干光、偏振態(tài)，如高斯光源、相干性、光纖耦合分析，使光源更符合實(shí)際情況�？膳cFDTD Solutions 的矢量場(chǎng)數(shù)據(jù)交換，來處理宏光學(xué)系統(tǒng)和微結(jié)構(gòu)光學(xué)。
COM服務(wù)器/客戶端支持與Matlab Excel 等程序相互調(diào)用。
模擬太陽光在不同位置、不同時(shí)間以及一系列環(huán)境因素如大氣氣溶膠厚度、大氣可降水量、表面壓強(qiáng)等對(duì)接受面照度影響。
無級(jí)次限制的衍射光柵效率計(jì)算。
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