一种高对比度星点目标光源

专利2026-07-29  7


本发明涉及空间光学,具体提供一种高对比度星点目标光源。


背景技术:

1、由于宜居类地行星必然位于恒星附近,而行星与恒星的光强对比度相差悬殊,致使来自行星的微弱光子信号被淹没在极强的恒星背景中。为了对行星进行直接成像,需要采取特殊技术手段。

2、星冕仪是目前国内外直接成像观测太阳系外宜居类地行星的主流手段。星冕仪的核心指标是成像对比度,要求至少达到108量级。为了在地面研制阶段对星冕仪的成像对比度进行测量,确认其是否满足指标要求,需要研制高对比度星点目标光源。为了完成上述目的,要求目标光源满足以下要求:第一、目标光源能够同时生成2个星点目标,且均可以成像于星冕仪的焦面;第二、这2个星点目标的光强比要求≥108。

3、然而,目前的高对比度星点目标方案,通常由针孔和衰减片组成。其中,针孔用于生成星点目标,衰减片用于形成高对比度光强。然而,该设计要求针孔与光源精密对齐,但对齐操作具有较高的技术难度,在现有技术中并没有一种效果较好的对齐方法,大幅降低了现有方案的可靠性。此外,衰减片容易造成鬼像,进而淹没模拟暗弱目标,影响高对比度星点目标的性能。


技术实现思路

1、本发明为解决上述问题,提供了一种高对比度星点目标光源,可同时模拟2个光强不同的星点目标,两个星点目标的光强比可以覆盖100~1012,且可以根据对比度的需求进行相应设计和调整,具有较好的灵活性和泛用性,避免了现有技术中针孔需要与光源精密对齐以及衰减片容易造成鬼像等问题。

2、本发明提供的高对比度星点目标光源,包括:光源、光纤分束器、光纤衰减单元和分光镜;

3、所述光源通过光纤与所述光纤分束器连接,所述光纤分束器按照自身分光比将所述光源的出射光分成第一光信号和第二光信号,第一光信号通过光纤传输至所述光纤衰减单元,所述光纤衰减单元对第一光信号的光强进行调制,调制后的第一光信号照射在所述分光镜的一侧表面上,第二光信号照射在所述分光镜的另一侧表面上,第一光信号和第二光信号关于所述分光镜共轭,所述分光镜按照自身对光透射率和反射率对第一光信号和第二光信号进行透射和反射,模拟获得2个星点目标。

4、优选的,所述光源为光纤激光器。

5、优选的,所述光纤衰减单元的衰减率在1至10b之间连续可调。

6、优选的,所述光纤分束器的分光比为10a:1,所述光纤衰减单元的衰减率为10b,所述分光镜的对光透射率和反射率比值为10c:1,在第一光信号被所述分光镜反射的方向上获得的2个星点目标的光强比值为10abc,且10abc≥108。

7、优选的,所述光纤分束器的分光比为100:1,所述光纤衰减单元的衰减率为105,所述分光镜的对光透射率和反射率比值为10:1,在第一光信号被所述分光镜反射的方向上获得的2个星点目标的光强比值为108。

8、优选的,所述光纤衰减单元包括至少一个光纤衰减器。

9、优选的,还包括:第一光纤输出端面、第二光纤输出端面,调制后的第一光信号通过光纤传输至所述第一光纤输出端面进行输出,第二光信号通过光纤传输至所述第二光纤输出端面进行输出;所述第一光纤输出端面和/或所述第二光纤输出端面连接有调整台,通过调整台使所述第一光纤输出端面和所述第二光纤输出端面至所述分光镜的光程相等。

10、与现有技术相比,本发明能够取得如下有益效果:

11、本发明通过光纤分束器分束生成两路信号光,利用光纤衰减器对其中一路信号光进行光强衰减,再通过分光镜对两路信号光按照设定的透射率与反射率进行反射和透射,可以在分光镜的一侧模拟获得两个光强不同的星点目标,两个星点目标的光强比可以覆盖100~1012,完全满足在地面研制阶段进行星冕仪测试时对星点目标光强比的要求,并且可以根据对光强比的具体要求,对光纤分束器、光纤衰减单元和/或分光镜进行调整,实现两个星点目标光强比的连续可调,极大提高了星点目标光源的灵活性。

12、本发明的星点目标光源基于全光纤光路进行设计,避免了外部杂光的干扰,并且可以根据要模拟的星点目标尺寸对光纤进行选择,既可以是单模光纤,也可以是多模光纤。此外,本发明星点目标光源的设计思路同样适用于多个星点目标的模拟,具体结构设计原理与本发明基本相同。



技术特征:

1.一种高对比度星点目标光源,其特征在于,包括:光源、光纤分束器、光纤衰减单元和分光镜;

2.如权利要求1所述的高对比度星点目标光源,其特征在于,所述光源为光纤激光器。

3.如权利要求1所述的高对比度星点目标光源,其特征在于,所述光纤衰减单元的衰减率在1至10b之间连续可调。

4.如权利要求3所述的高对比度星点目标光源,其特征在于,所述光纤分束器的分光比为10a:1,所述光纤衰减单元的衰减率为10b,所述分光镜的对光透射率和反射率比值为10c:1,在第一光信号被所述分光镜反射的方向上获得的2个星点目标的光强比值为10abc,且10abc≥108。

5.如权利要求1所述的高对比度星点目标光源,其特征在于,所述光纤分束器的分光比为100:1,所述光纤衰减单元的衰减率为105,所述分光镜的对光透射率和反射率比值为10:1,在第一光信号被所述分光镜反射的方向上获得的2个星点目标的光强比值为108。

6.如权利要求1所述的高对比度星点目标光源,其特征在于,所述光纤衰减单元包括至少一个光纤衰减器。

7.如权利要求1所述的高对比度星点目标光源,其特征在于,还包括:第一光纤输出端面、第二光纤输出端面,调制后的第一光信号通过光纤传输至所述第一光纤输出端面进行输出,第二光信号通过光纤传输至所述第二光纤输出端面进行输出;所述第一光纤输出端面和/或所述第二光纤输出端面连接有调整台,通过调整台使所述第一光纤输出端面和所述第二光纤输出端面至所述分光镜的光程相等。


技术总结
本发明涉及空间光学技术领域,具体提供一种高对比度星点目标光源,包括:光源、光纤分束器、光纤衰减单元和分光镜,其中,光源的出射光通过光纤与光纤分束器连接,光纤分束器将出射光分束成两路光信号,对其中一路光信号进行衰减调制,再将两路光信号照射在分光镜的两个面上,分光镜按照自身对光透射率和反射率对两路光信号进行透射和反射,即可在分光镜的一侧获得2个光强不同的星点目标。本发明可同时模拟两个光强不同的星点目标,两个星点目标的光强比可以覆盖10<supgt;0</supgt;~10<supgt;12</supgt;,完全满足在地面研制阶段进行星冕仪测试时对星点目标光强比的要求,并且可以根据需求调整两个星点目标的光强比。

技术研发人员:罗敬,董吉洪,徐抒岩,姜成强,王维,张天一
受保护的技术使用者:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/7/25
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