一、什么是杂散光
杂散光是指光学系统中除了正常成像光线外，到达探测器表面的其他非成像光线，以及经过非正常光路到达探测器的成像光线。杂散光是一种有害的光，是光学系统中非预期的光线，也称作光学“噪声”。
二、 杂散光的危害
光学系统中的杂光会使成像画面如蒙薄雾，主要是因为大量的杂光到达像面后，会产生一个近似均匀的附加照度被探测器接收，其次，杂光的存在会使系统参与成像的光能量降低。由于杂光的影响，目标成像画面中暗部阶调的再现受到破坏、黑部明显变灰，导致画面的对比度降低、层次（即区分整个画面不同阶调的能力）减少，使画面缺乏质感，显得平淡模糊。在彩色电影或彩色电视等图像显示中，杂光会使整个画面色彩失真、彩色饱和度下降以及色彩陈旧，严重影响成像质量。
杂散光严重影响空间光学系统的性能，降低像面的对比度，增加系统噪声，使得系统图像模糊，成像质量下降，目标信号被淹没，甚至可能使系统失效。
杂散光还会影响光度测量的精度和准确性，导致光电探测数据被严重干扰，获取数据失去真实性，从而增加后期处理和算法的压力。
三、杂散光的分类
杂散光是指到达像面的非成像光线或者经过非正常路径后到达像面的成像光线。杂散光主要有以下三类：
类：系统外部杂光光源产生的杂散光。指太阳光、地球表面及大气散射光等光学系统外部的非目标辐射源进入到光学系统中，在系统内部结构表面经过一系列的反射、折射或者衍射，最终到达探测器像面。
第二类：系统内部辐射产生的杂散光。光学系统在成像或探测过程中，机械结构中的元件及设备如电机等会产生热辐射，辐射光线到达像面会影响成像质量。
第三类：成像光线在系统中未按照正常光路传播、而是经光路表面非正常路径传播，或者非光路表面传递到探测器像面。如在折射式光学系统中光线偶次反射形成的鬼像，严重影响系统的性能。
杂散光的示例包括:
• 光学系统内部机构件表面的反射光
• 穿过封闭系统间隙的漏光
• 从系统光学表面的灰尘或其他缺陷处反射出来的散射光
• 对于地面天文学来说，由城市上空大气的光反射引起的天空辉光是杂散光的主要来源
• 太阳、地球和月球是轨道望远镜常见的不需要的外部光源。
四、杂散光的抑制和消除方法
• 移除 Move it：结构设计中更改结构位置、光学设计中更改光学参数；
• 遮挡 Block it：设计增加光阑、遮光罩、挡光环、冷屏、滤光片、消光片等；
• 表面处理 Coat it：镀膜、喷漆、改变光学表面的粗糙度，及其它表面微结构等；
• 清洁 Clean it：主要是清洁光学表面的污染，比如冷加工中的磨料残留等；
使用遮光挡板或吸光消光涂层，阻挡或吸收来自不需要的光源的杂散光，是最常见的有效方法。
遮光罩是一种可以阻挡或反射杂散光的物体，通常安装在光学系统的入口或出口处，或者在光路中的关键位置。最常见的例子是太空望远镜和摄像镜头，它们通常使用复杂的遮光罩来避免太阳、地球和月球等强烈的光源对观测目标的干扰。
吸光消光涂层是一种可以吸收或减少杂散光的材料，通常制备在光通道内光学元件的表面或内部。
目前世界上最成功的超黑吸光涂层是以色列Acktar公司提供的一种黑色涂层，其可见光、红外光和紫外光的吸收率可以达到99%以上，从而大幅降低杂散光的影响。目前在国内，深圳市精石纳米技术有限公司推出的Magicnano Super Black超黑纳米镀膜，采用和以色列Acktar 近似的真空沉积技术，实现了宽波段总吸收率达99%以上，成功完成国产替代，是国内光学领域关键技术和材料的一个重大突破。
|
|
