极大望远镜关键技术－终端仪器系统杂散光分析方法的研究

The optical system for the scientific instruments of the extremely large telescope is complex and demands severely on the performance. Stay light is considered as one of the most important evaluation criterion. This project focuses on the research of stray light analysis method for the scientific instruments of the extremely large telescope, based on the conceptional design of the Thirty Meter Telescope Multi-Object Broadband Imaging Echellette (MOBIE). The project's research will lay the foundation for the participation and leading of the development of scientific instruments in TMT, and provide technical supports for the planned ten or thirty meter class telescope、space telescope and the Antarctic telescope in our country.

极大望远镜终端光学系统构造复杂且其性能要求苛刻，其中杂散光是评价系统性能的重要依据之一。本项目基于TMT宽视场光谱仪概念设计方案，开展极大望远镜终端仪器系统杂散光分析方法的研究，为我国全面参与和主导TMT终端仪器的研制打下坚实基础。同时本项目对杂散光分析方法的研究，可以为我国规划中的10米级望远镜、30米极大望远镜、空间望远镜、南极望远镜的预研工作提供关键技术储备。

本项目通过开展大型望远镜终端仪器杂散光分析方法研究，将建立大型终端光学仪器概念设计阶段杂散光分析、建模与计算的总体方案，判断杂散光主要来源，分析杂散光对仪器性能的影响，建立杂散光评价机制，为下一步光机结构的优化，提升仪器整体性能提供关键技术支持。为了达到上述研究目的，本项目首先重点开展了基于大型望远镜终端的杂散光分析方法与建模计算两个方面研究。完成面向大型望远镜终端仪器杂散光分析流程，确定重要散射面、散射路径、表面粗糙度、散射光类型和产生机制、建立杂散光评价机制等重要的分析节点，最后提出可行的杂散光抑制方法。在仿真模型建立中，通过实验与软件分析结合，将实验测得光学元件表面粗糙度、洁净度参量化，并导入FRED软件。在建模过程中依据结构的真实特性，选择最为匹配的表面特征和参数，对光机结构进行表面属性分析，对重要的散射表面进行重点采样。建立杂散光评价机制，通过FRED建模与分析，最终判断杂散光对焦面CCD探测灵敏度的影响。本项目研究结果可以用于分析和评价我国未来将建造的10米级大型望远镜终端仪器杂散光水平，也可以用于空间天文探测仪器中杂散光分析，推动空间天文观测仪器的迭代设计。