發(fā)布時(shí)間：2018-07-05 07:04

  本文選題：紅外探測(cè)器組件 + 雜光抑制��； 參考：《中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所)》2016年博士論文

【摘要】：紅外探測(cè)器組件的性能很容易受測(cè)試或工作環(huán)境中各種雜散光的影響,進(jìn)一步影響到紅外探測(cè)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。在紅外探測(cè)系統(tǒng)中,紅外探測(cè)器組件是目標(biāo)探測(cè)和成像系統(tǒng)的核心器件,因此其雜散光的抑制相當(dāng)重要。本文針對(duì)多波段紅外探測(cè)器組件光學(xué)串音和焦平面杜瓦探測(cè)器組件的雜散光抑制,完善了一套紅外小光點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng),并建立一套異形冷屏點(diǎn)源透過(guò)率(PST)測(cè)試系統(tǒng)。利用這兩套測(cè)試系統(tǒng),我們測(cè)試和分析了紅外探測(cè)器組件的雜散光抑制效果,并針對(duì)性地提出了一些改進(jìn)措施,研究結(jié)果對(duì)工程應(yīng)用具有一定意義。本文首先對(duì)雜散光傳播的基礎(chǔ)理論和國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹,雜散光在紅外探測(cè)系統(tǒng)中的傳播主要依賴三個(gè)因素:雙向反射分布函數(shù)(BRDF)、幾何構(gòu)成因子(GCF)和入射輻射通量,因此對(duì)其抑制主要考慮從輻射背景抑制、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn),表面發(fā)黑處理三方面進(jìn)行。目前探測(cè)器組件雜散光抑制效果評(píng)價(jià)的方式有雜散光軟件建模模擬和雜散光參數(shù)實(shí)測(cè)兩種。本文主要從搭建的雜散光測(cè)試系統(tǒng)中提取PST和光學(xué)串音等指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)紅外探測(cè)器組件的雜散光抑制效果。接著對(duì)不同結(jié)構(gòu)多波段紅外探測(cè)器組件的光學(xué)串音進(jìn)行測(cè)試和評(píng)價(jià),并據(jù)此分析雜散光來(lái)源及改進(jìn)措施。采用傅立葉響應(yīng)光譜測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試了多波段紅外探測(cè)器組件,根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)帶外雜散光抑制進(jìn)行了評(píng)價(jià)。為進(jìn)一步研究雜散光在探測(cè)器組件內(nèi)的空間分布,完善了紅外小光點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng),主要解決了微弱信號(hào)采集、30μm細(xì)亮條的高精度對(duì)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)自動(dòng)采集三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明系統(tǒng)的重復(fù)性優(yōu)于96%和狹縫聚焦寬度約30μm。采用該套系統(tǒng)測(cè)試中短波、水汽和長(zhǎng)波三種多波段探測(cè)器組件,獲得了相應(yīng)的光學(xué)串音評(píng)價(jià)結(jié)果,研究了不同結(jié)構(gòu)長(zhǎng)波探測(cè)器組件光學(xué)串音,明確疊層電極結(jié)構(gòu)側(cè)面的光吸收區(qū)是引起組件MTF偏小的原因,濾光片和光敏元間距越小越有利于探測(cè)器組件雜散光抑制。最后,研究了紅外焦平面探測(cè)器組件雜散光抑制的測(cè)試和評(píng)價(jià)方法。采用光線追跡法替代復(fù)雜的公式計(jì)算異形冷屏效率,獲得冷屏對(duì)焦平面探測(cè)器均勻性的影響。為了測(cè)試和評(píng)價(jià)異形冷屏結(jié)構(gòu)對(duì)雜散光抑制效果,設(shè)計(jì)和搭建杜瓦冷屏PST測(cè)試系統(tǒng),解決杜瓦冷屏PST測(cè)試系統(tǒng)光源在像面處輻射均勻性的問(wèn)題,并采用該套系統(tǒng)測(cè)試不同結(jié)構(gòu)冷屏的PST與視場(chǎng)角的關(guān)系曲線,與軟件仿真結(jié)果能很好地符合,同時(shí)對(duì)冷屏結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了一些建設(shè)性意見(jiàn)。
[Abstract]:The performance of the infrared detector module is easily affected by the stray light in the test or working environment, which further affects the imaging quality of the infrared detection system. In infrared detection system, infrared detector module is the core device of target detection and imaging system, so the suppression of stray light is very important. Aiming at the stray light suppression of multi-band infrared detector module optical crosstalk and focal plane Dewar detector module, a set of infrared small light spot measurement system and a special cold screen point source transmittance (PST) measurement system are developed in this paper. Using these two test systems, we have tested and analyzed the stray light suppression effect of infrared detector module, and put forward some improvement measures. The research results have some significance for engineering application. In this paper, the basic theory of stray light propagation and the research trends at home and abroad are briefly introduced. The propagation of stray light in infrared detection system mainly depends on three factors: bidirectional reflectance distribution function (BRDF), geometric composition factor (GCF) and incident radiation flux. Therefore, the suppression is mainly considered from three aspects: radiation background suppression, structural improvement and surface blackening. At present, there are two methods to evaluate the effect of stray light suppression in detector modules: modeling and simulation of stray light software and measurement of stray light parameters. In this paper, PST and optical crosstalk were extracted from the stray light measurement system to evaluate the suppression effect of stray light of infrared detector module. Then the optical crosstalk of multi-band infrared detector modules with different structures is tested and evaluated, and the source of stray light and improvement measures are analyzed accordingly. The multi-band infrared detector module was tested by Fourier response spectroscopy. The suppression of out-of-band stray light was evaluated according to the test results. In order to further study the spatial distribution of stray light in the detector module, the infrared small spot measurement system is perfected, and three key technical problems of high precision alignment and automatic data acquisition of 30 渭 m thin bright strip for weak signal acquisition are mainly solved. The experimental results show that the repeatability of the system is better than 96% and the slit focusing width is about 30 渭 m. In this system, three kinds of multiband detector assemblies, short wave, water vapor and long wave, are tested. The corresponding optical crosstalk evaluation results are obtained, and the optical crosstalk of long wave detector modules with different structures is studied. It is clear that the light absorption region on the side of the laminated electrode structure is the cause of the smaller MTF, and the smaller the distance between the filter and the Guang Min element is, the better the stray light suppression of the detector module is. Finally, the test and evaluation method of stray light suppression for infrared focal plane detector module is studied. The light tracing method is used instead of the complicated formula to calculate the efficiency of the special cold screen and the effect of the cold screen on the uniformity of the focal plane detector is obtained. In order to test and evaluate the effect of abnormal cold screen structure on the suppression of stray light, the PST test system of Dewar cold screen is designed and built to solve the problem of radiation uniformity of the light source in the image plane of the Dewar cold screen PST test system. The curve of the relationship between PST and field of view angle of cold screen with different structures is tested by this system, which is in good agreement with the simulation results of software. Some constructive suggestions on the structure design of cold screen are put forward at the same time.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN215

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 原育凱;;光學(xué)系統(tǒng)雜散光的消除方法[J];大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報(bào);2007年01期

2 岑兆豐;李曉彤;朱啟華;;光學(xué)系統(tǒng)雜散光分析[J];紅外與激光工程;2007年03期

3 鐘興;張雷;金光;;反射光學(xué)系統(tǒng)雜散光的消除[J];紅外與激光工程;2008年02期

4 閆亞?wèn)|;陳良益;吳國(guó)俊;倉(cāng)玉萍;何俊華;;激光靶散射光觀測(cè)鏡雜散光抑制研究[J];光電工程;2008年06期

5 李巖;劉劍峰;;紅外光學(xué)遙感器內(nèi)雜散光和外雜散光的綜合抑制研究[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2013年09期

6 譚吉春,景峰,朱啟華,王道偉,閻述卓,劉勇;多通放大器腔內(nèi)雜散光[J];強(qiáng)激光與粒子束;2000年02期

7 王永青;萬(wàn)真真;孫榮霞;;具有抗雜散光干擾功能的光電光澤度計(jì)[J];電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào);2004年02期

8 孫明哲;張紅鑫;盧振武;卜和陽(yáng);馬俊林;王瀟洵;;大視場(chǎng)日冕儀光學(xué)系統(tǒng)雜散光抑制[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;2014年05期

9 黃強(qiáng);;空間光學(xué)系統(tǒng)的雜散光分析[J];紅外;2006年01期

10 王斧,劉秉琦;新型雜散光傳感器[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);1997年S2期

相關(guān)會(huì)議論文 前9條

1 石恩濤;;空間光譜儀系統(tǒng)的雜散光分析[A];第二十五屆全國(guó)空間探測(cè)學(xué)術(shù)研討會(huì)摘要集[C];2012年

2 王春雨;王昀;廖志波;;透射式系統(tǒng)雜散光分析研究[A];第二十四屆全國(guó)空間探測(cè)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文摘要集[C];2011年

3 葉露;;光纖在雜散光系數(shù)測(cè)試裝置中的應(yīng)用[A];第十四屆全國(guó)光學(xué)測(cè)試學(xué)術(shù)討論會(huì)論文（摘要集）[C];2012年

4 趙飛;王森;;興隆站φ1米口徑天文光學(xué)望遠(yuǎn)鏡雜散光效應(yīng)的優(yōu)化研究[A];中國(guó)空間科學(xué)學(xué)會(huì)空間探測(cè)專業(yè)委員會(huì)第十八次學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2005年

5 留浩飛;岑兆豐;李曉彤;鄧詩(shī)濤;朱啟華;張清泉;;多程放大激光器雜散光特點(diǎn)及分析[A];大珩先生九十華誕文集暨中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2004年學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2004年

6 楊開(kāi)宇;金寧;侯陽(yáng);;基于雜散光分析原理對(duì)288×4紅外熱像儀的光度無(wú)效性分析[A];中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)大會(huì)摘要集[C];2011年

7 蔡頌儀;謝榮;;SPEX1403雙單色儀雜散光測(cè)定[A];全國(guó)第三屆光散射學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要[C];1985年

8 朱涵如;;喇曼光譜儀中雜散光的測(cè)試[A];全國(guó)第三屆光散射學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要[C];1985年

9 孟慶華;;基于線陣CCD的平像場(chǎng)光譜儀雜散光測(cè)試研究[A];第十三屆全國(guó)光學(xué)測(cè)試學(xué)術(shù)討論會(huì)論文（摘要集）[C];2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 張騰飛;水色成像光譜儀雜散光特性分析及校正方法研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所);2016年

2 陸強(qiáng);地球同步軌道空間相機(jī)雜散光分析與應(yīng)用技術(shù)的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所);2016年

3 汪洋;紅外探測(cè)器組件雜散光分析及抑制研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所);2016年

4 殷可為;衍射光學(xué)系統(tǒng)雜散光研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所）;2014年

5 李達(dá);反射式日冕儀的設(shè)計(jì)與雜散光分析[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張正正;白光日冕儀雜散光抑制的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];沈陽(yáng)理工大學(xué);2015年

2 胡慧杰;大數(shù)值孔徑生物顯微物鏡雜散光分析及測(cè)量[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2015年

3 金玉希;熒光檢測(cè)器雜散光分析與抑制[D];上海交通大學(xué);2011年

4 胥全春;星地激光通信星上終端雜散光分析及抑制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

5 韋琪;地基太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)的紅外雜散光分析[D];云南大學(xué);2015年

6 高郭鵬;雙反射系統(tǒng)的雜散光抑制研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機(jī)械研究所）;2009年

7 卜和陽(yáng);地基日冕儀雜散光抑制的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2012年

8 魯天雄;全景環(huán)形透鏡光學(xué)系統(tǒng)的雜散光分析及抑制[D];浙江大學(xué);2014年

9 馮聰;基于多級(jí)微反射鏡的傅里葉變換紅外光譜儀雜散光分析[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2012年

10 於陳慧;焦平面雜散光問(wèn)題和用圖像復(fù)原法去除雜散光的分析[D];蘇州大學(xué);2012年

，

本文編號(hào)：2099401