激光通信终端光学系统杂散光抑制技术研究

赵 迎,接长伟

(长春理工大学光电信息学院,吉林 长春 130052)

1 引 言

反射光学系统具有易于轻量化、对温度变化不敏感、无色差等诸多优势,因此在激光通信终端光学系统中往往采用反射式结构。目前,国内外对两反系统的杂散光分析研究已经非常深入,长春光机所的史光辉对卡塞格林系统的遮光罩,挡光环等消杂散光措施的设置给出了详细的分析[1]；西安光机所的李婷等定量计算了同类系统的杂散光数值[2]；美国国家天文台的史蒂芬等人对地基天文望远系统的杂散光抑制方法进行了研究[3]。这些工作使用的主要方法是建立实体模型,包括给定各个光学、机械结构表面的光学参数,通过改进的蒙特卡洛法进行光线追迹,确定各离轴角度的杂散光传输路径,得到最初的分析结果。然后,根据结果改进模型,修改遮光罩的设计,在散射路径上加入遮光叶片等,最终减小光学系统杂散光水平[4]。常规的卡塞格林光学天线具有工作波长范围宽、消像差能力强、结构简单、像质优良等优点,被美国、欧洲、日本以及中国广泛应用于卫星激光通信终端,但由于卡-格光学天线是同轴光学结构形式,不可避免会出现次镜及次镜支撑筋遮挡引入的后向散射,虽然可以通过次镜打孔或设置光陷阱等措施抑制散射光,但不能从根本降低卡-格光学天线的后向散射[5-9]。采取上述杂散光抑制措施的卡-格光学天线的隔离度仅能达到55 dB,离轴三反光学天线可避免同轴光学天线中发射光路出现180°的后向反射和散射,其收发隔离度达到90～100 dB,而同轴光学天线的隔离度仅能达到30～55 dB[10-12]。……