内容简介

ASAP 提供几何光学追迹的算法和物理光学相干高斯光束传输算法、BPM 算 法，因此可以在一个平台中同时进行几何光学和物理光学模拟仿真，更可以模拟 由于衍射带来的杂散光。ASAP 为用户提供了多种建模方式选择。可以读入在其 他 3D 建模软件里制作的模型（如 CATIA，SolidWorks，Rhino 等）可以实现 无缝转换。ASAP 提供目前行业内最先进的优化功能。区别于同类软件的 Script 编程功能确保用户可通过编写 Merit Function 来进行最有效的系统优化。丰富 的优化演算法帮助客户应对不同的设计要求。ASAP 的分析功能：辐射学分析、杂散光分析、偏振分析、波动光学分析、散射分析、高斯光束分析、象差分析、 CIE 分析、光线分析。

目录

第一章 简介和术语 　 / 1
1.1 研读本书的前提条件 　 / 3
1.2 本书的组织结构 　 / 4
1.3 杂散光术语 　 / 5
1.3.1 杂散的光路 　 / 5
1.3.2 反射和散射杂散光机制 　 / 6
1.3.3 关键面与被照明面 　 / 7
1.3.4 视场内与视场外的杂散光 　 / 7
1.3.5 内部和外部的杂散光 　 / 7
1.3.6 “移走,或遮挡,或涂漆/镀膜,或清洁” 　 / 7
1.4 小结 　 / 8
第二章 杂散光分析中的基本辐射度学 　 / 9
2.1 辐射度学术语 　 / 9
2.1.1 光通量、或光功率、辐射度学单位与光度学单位 　 / 9
2.1.2 反射率、透射率和吸收率 　 / 11
2.1.3 立体角和投影立体角 　 / 11
2.1.4 辐亮度(Radiance) 　 / 13
2.1.5 黑体辐亮度 　 / 13
2.1.6 流率(Throughput) 　 / 16
2.1.7 光强 　 / 17
2.1.8 辐射度 　 / 17
2.1.9 辐照度 　 / 18
2.1.10 双向散射分布函数 　 / 19
2.2 辐射传输 　 / 22
2.2.1 点光源透射率 　 / 24
2.2.2 探测器视场 　 / 25
2.2.3 眩光系数 　 / 25
2.2.4 规避角 　 / 25
2.2.5 使用基本辐射传输估算杂散光 　 / 26
2.2.6 杂散光估算的不确定度 　 / 27
2.3 探测器响应度 　 / 27
2.3.1 噪声等效辐照度 　 / 28
2.3.2 噪声等效温差 　 / 28
2.4 小结 　 / 29
第三章 杂散光分析中的基本光线追迹 　 / 30
3.1 建立杂散光模型 　 / 31
3.1.1 定义光学和机械结构的几何模型 　 / 31
3.1.2 定义光学特性 　 / 33
3.2 光线追迹 　 / 34
3.2.1 使用光线统计量化收敛速度 　 / 34
3.2.2 瞄准散射光线以提升收敛速度 　 / 35
3.2.3 反向光线追迹 　 / 38
3.2.4 确定关键面和被照明面 　 / 39
3.2.5 内部杂散光影响计算 　 / 43
3.2.6 控制光线级次提高收敛速度 　 / 45
3.2.7 使用蒙特卡罗光线分裂提升收敛速度 　 / 46
3.2.8 计算杂散光对调制传递函数的影响 　 / 47
3.3 小结 　 / 48
第四章 光学表面粗糙度和涂层引起的散射 　 / 50
4.1 未镀膜的光学表面粗糙度引起的散射 　 / 50
4.1.1 由表面粗糙度 RMS 得到 BSDF 　 / 56
4.1.2 由 PSD 得到 BSDF 　 / 57
4.1.3 对测量数据进行经验拟合得到 BSDF 　 / 58
4.1.4 粗糙度散射产生的伪像 　 / 59
4.2 镀膜光学表面粗糙度引起的散射 　 / 59
4.3 划痕和凹痕引起的散射 　 / 60
4.4 小结 　 / 61
第五章 微粒污染物引起的散射 　 / 63
5.1 球形微粒的散射（米氏散射理论） 　 / 64
5.2 微粒密度函数模型 　 / 65
5.2.1 IEST CC1246D 清洁度标准 　 / 66
5.2.2 测量（列表）分布 　 / 71
5.2.3 使用典型的清洁度、沉降度或通过直接测量来确定微粒密度函数 　 / 71
5.3 BSDF 模型 　 / 75
5.3.1 由 PAC 得到 BSDF 　 / 75
5.3.2 由米氏散射计算 BSDF 　 / 75
5.3.3 通过对测量数据进行经验拟合得到 BSDF 　 / 75
5.3.4 由微粒密度函数的不确定度确定 BSDF 的不确定度 　 / 75
5.3.5 污染物散射产生的伪像 　 / 78
5.4 污染物散射与表面粗糙度散射的比较 　 / 78
5.5 体材料内杂质引起的散射 　 / 79
5.6 分子污染物 　 / 81
5.7 小结 　 / 81
第六章 黑化表面处理引起的散射 　 / 83
6.1 黑化表面处理的光散射的物理过程 　 / 83
6.1.1 对测量数据进行经验拟合得到 BSDF 　 / 85
6.1.2 使用已发表的 BRDF 数据 　 / 90
6.1.3 黑化表面处理散射产生的伪像 　 / 90
6.2 黑化表面处理的选择标准 　 / 90
6.2.1 在传感器波段内的吸收 　 / 91
6.2.2 入射角较大时的镜面反射 　 / 91
6.2.3 微粒污染 　 / 92
6.2.4 分子污染 　 / 92
6.2.5 电导率 　 / 92
6.3 黑化表面处理的类型 　 / 93
6.3.1 贴膜 　 / 93
6.3.2 减少表面厚度的处理 　 / 93
6.3.3 增加表面厚度的处理 　 / 93
6.4 常用的黑化表面处理的概论 　 / 97
6.5 小结 　 / 97
第七章 鬼反射、孔径衍射和衍射光学元件的衍射 　 / 100
7.1 鬼反射 　 / 100
7.1.1 未镀膜和镀膜表面的反射率 　 / 100
7.1.2 使用典型值得到反射率 　 / 104
7.1.3 使用膜堆定义或预测的性能数据得到反射率 　 / 104
7.1.4 使用测量数据得到反射率 　 / 105
7.1.5 鬼反射产生的伪像 　 / 107
7.1.6 “反射”重影 　 / 110
7.2 孔径衍射 　 / 111
7.2.1 孔径衍射理论 　 / 112
7.2.2 杂散光分析程序中关于孔径衍射的计算 　 / 112
7.2.3 孔径衍射产生的伪像 　 / 113
7.2.4 大角度衍射计算方法 　 / 115
7.3 衍射光学元件的衍射 　 / 116
7.3.1 衍射光学元件的衍射理论 　 / 117
7.3.2 衍射光学元件衍射的伪像 　 / 119
7.3.3 衍射光学元件过渡区域的散射 　 / 120
7.3.4 衍射光学元件建模 　 / 121
7.4 小结 　 / 122
第八章 针对杂散光抑制的光学设计 　 / 124
8.1 使用视场光阑 　 / 124
8.2 无遮拦光学设计 　 / 125
8.3 最大限度的减少孔径光阑与焦平面之间的光学元件数目 　 / 126
8.4 里奥光阑使用方法 　 / 127
8.4.1 使用解析表达式计算里奥光阑的直径 　 / 128
8.4.2 使用相干光束分析计算的直径 　 / 129
8.5 使用光瞳掩模来遮挡支柱和其他遮挡物的衍射和散射 　 / 129
8.6 最大限度的减少孔径光阑的光照强度 　 / 130
8.7 最大限度的减少光学元件的数量，尤其是折射元件的数量 　 / 130
8.8 避免将光学元件放置在中间像面上 　 / 131
8.9 避免将鬼像聚焦在焦平面上 　 / 131
8.10 降低渐晕（包括支柱的投影立体角） 　 / 132
8.11 使用时间、频谱或偏振滤波器 　 / 132
8.12 在红外系统中使用非均匀补偿和反射式暖屏 　 / 133
8.13 小结 　 / 135
第九章 挡板和冷屏设计 　 / 137
9.1 主挡板和冷屏的设计 　 / 137
9.2 主挡板和冷屏的叶片设计 　 / 140
9.2.1 挡板叶片的最佳孔径、深度和间距 　 / 141
9.2.2 挡板叶片的边缘半径、倾斜角度和角度 　 / 143
9.2.3 沟槽形挡板叶片 　 / 144
9.3 Cassegrain 型系统的挡板设计 　 / 145
9.4 反射挡板叶片的设计 　 / 148
9.5 掩模的设计 　 / 150
9.6 小结 　 / 150
第十章 BSDF、TIS 和系统杂散光的测量 　 / 152
10.1 BSDF 的测量（散射计） 　 / 152
10.2 TIS 的测量 　 / 154
10.3 系统杂散光的测量 　 / 155
10.3.1 传感器辐射定标 　 / 156
10.3.2 准直光源测试 　 / 156
10.3.3 扩展光源测试 　 / 158
10.3.4 太阳测试 　 / 158
10.4 内部杂散光测试 　 / 159
10.5 小结 　 / 159
第十一章 杂散光工程过程 　 / 161
11.1 定义杂散光要求 　 / 161
11.1.1 成像面最大辐照度和规避角 　 / 161
11.1.2 利用类似的系统获得杂散光设计要求 　 / 163
11.2 光学系统设计与表面粗糙度、污染等级和涂层的选取 　 / 163
11.3 构建杂散光模型，设置挡板和表面处理状态 　 / 163
11.4 计算杂散光性能 　 / 164
11.5 构建和测试 　 / 165
11.6 流程结束 　 / 165
11.7 小结 　 / 166
11.8 经验和指南 　 / 166