长波红外制冷杜瓦组件杂散光分析

作     者：朱海勇 陈俊林 曾智江 徐勤飞 王小坤 李亚冉 李雪 Zhu Haiyong;Chen Junlin;Zeng Zhijiang;Xu Qinfei;Wang Xiaokun;Li Yaran;Li Xue

作者机构：中国科学院上海技术物理研究所传感技术联合国家重点实验室上海200083 

出 版 物：《中国激光》 (Chinese Journal of Lasers)

年 卷 期：2024年第51卷第8期

页      面：223-233页

核心收录：

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：中国科学院上海技术物理研究所创新专项(CX-452) 

主　　题：光学设计 杂散光 杜瓦窗口 冷光学设计 杂散光系数 制冷功耗 

摘      要：杂散光抑制是保证红外遥感数据定量化反演精度和图像质量的前提。为了抑制系统杂散光,利用点源透过率(PST)与杂散光系数(VGI)的函数关系计算了VGI,并分别用VGI和杂散比(NSR)作为指标对系统外部杂散光和系统背景辐射的抑制方法进行了研究。结果表明:采用冷光学设计能有效抑制系统背景辐射,此时系统工作的三个波段NSR从4.5以上降低至0.35以下。制冷机制冷是冷光学设计和探测器工作的基础,研究了杜瓦窗口和冷屏设计对VGI、NSR和制冷机功耗的影响,进而优化了窗口和冷屏的设计参数。拟合实验数据明确了杜瓦漏热与制冷机功耗的函数关系,提出了一种低制冷功耗和高杂散光抑制的冷屏设计,此时杜瓦漏热为1.7 W,制冷机功耗为103.72 W,系统的VGI从1.95%降低至1.92%,窗口的NSR下降了60%,满足项目要求。研究结果解决了低温光学设计、制冷机功耗和杂散光抑制等一系列问题,组件通过力学试验,已成功运用于某项目用光谱成像仪中。