卡塞格伦望远镜系统杂散光分析

　　在白天观测中，强背景光产生的杂散光将严重影响望远镜的观测能力。美国从20 世纪60 年代就开始对大型光学系统进行杂散光分析，对改进系统设计提供依据。哈博望远镜就采用了一系列的措施来降低系统杂散光。要提高系统观测能力，必须分析望远镜杂散光的分布和通量大小，采取相应的措施降低杂散光的影响。在本文中针对装有马蹄镜的φ450mm 卡塞格伦望远镜，具体分析了杂散光的分布和光通量强度，并通过数值模拟说明了降低这种望远镜系统杂散光的出发点。

　　1 理论分析

　　装有马蹄镜的卡塞格伦望远镜的结构如图1。通过对系统结构的初步了解，系统杂散光主要来源于：

　　1)望远镜筒壁的漫反射光直接入射到次镜上。

　　2)马蹄镜反射天空杂散光直接进入视场内。

　　3)次镜支架对筒壁反射光和主镜反射光的漫反射，通过马蹄镜进入探测视场。其他一些因素对杂散光的贡献由于远远小于以上因素，可以忽略不记。

　　1.1 望远镜筒壁漫反射杂散光分析

　　考虑杂散光分布时，筒壁的漫反射光是一个很重要的因素。当天空杂散光入射到望远镜筒壁上时，其上每部分都可以视为一个反射体。该部分辐射的能量等于接收到的能量乘以反射率。描述系统的方程式为

　　在这里只考虑天空背景光的作用，忽略()sun1I P的影响。同时，主次镜的存在对杂散光分布也产生了影响。对主次镜的影响采用一次反射模拟的近似方法：只考虑主镜接收天空背景光产生的作用，忽略主镜对筒壁多次反射产生的影响;次镜主要是对杂散光起传输作用，忽略其对杂散光分布的影响。视场外的背景光入射到主镜上，只有一部分经过主镜的作用可以入射到筒壁上的，如图2。由图2 可以看出当入射角度在θ1和θ2之间时，入射光线可以入射到主镜上，并通过主镜的反射作用入射到筒壁上。不同的 L 处，微长度 dl 所对应的主镜微长度 dh 是不同的，而dh 是同 dl 所接受到的光强大

　　1.2 望远镜系统杂散光分析

　　通过1.1 节对镜筒内表面的杂散光光源的分析，可以进一步对望远镜系统的杂散光进行分析。1) 望远镜筒壁上的漫反射光直接入射到次镜上形成杂散光。假设望远镜筒壁上的漫反射光亮度为L ( P)，那么望远镜次镜对杂散光的贡献可以用下式表示

式中sP表示由1P 发出的能够通过次镜经马蹄镜进入望远镜探测系统的漫反射光在次镜上的有效面积。

式中Area(radius()tan(Angle),center)1field1= d Pm=P'表示以'1P 为圆心， tan(Angle)

　　1)fieldd Pm为半径的圆域。D 表示的是1P 点关于次镜的像距，m 表示望远镜缩束倍数，fieldAngle 表示视场角。(1L P表示由1P 到有效面积的距离。