太阳光模拟器太空环境应用：光学载荷的杂散光性能测试-电子发烧友网

在太空环境中运行的地球观测或天文探测卫星，其光学载荷承担着获取高质量图像与科学数据的关键任务。然而，强烈的太阳光及其引发的杂散光可能通过非理想路径进入光学系统，形成眩光、鬼像或背景噪声，严重影响成像质量与数据精度。在地面研制阶段，紫创测控luminbox太阳光模拟器可准确复现空间太阳辐照条件，并对光学载荷开展系统性的杂散光性能测试。

太阳光模拟器测试杂散光的必要性

空间环境中的杂散光成因复杂，主要包括太阳直射光或其反射光经机械结构、镜筒内壁、光学元件边缘等非理想表面的散射、衍射与非期望反射。其强度、分布与光谱特性受太阳方位、卫星姿态及光学系统设计的综合影响。仅凭理论建模难以全面预测实际响应，因此，在地面实验室中利用太阳光模拟器对光学载荷原型进行实物测试，成为验证其杂散光抑制能力的必要手段。

太阳光模拟器的杂散光测试标准

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太阳光模拟器杂散光测试仿真图

为真实模拟空间太阳辐照环境，用于杂散光测试的太阳光模拟器需满足以下严格指标：

准直角小于0.5°：太阳在轨视张角约为0.53°，太阳光模拟器输出光束的准直角通常需小于0.5°，部分高要求场景甚至需低于0.2°，以准确模拟无限远平行入射条件。

AM0标准光谱匹配性：输出光谱应严格匹配AM0标准（大气层外太阳光谱），确保在紫外至近红外波段的光谱响应真实，以准确激发材料散射与反射行为。

优于95%的稳定性与均匀性：光束辐照度在时间上需保持高度稳定，空间分布均匀性一般要求优于95%，以保证测试数据的可重复性与准确性。

杂散光测试过程

利用太阳光模拟器测试卫星光学载荷杂散光，需在大型真空罐（模拟空间冷黑背景）或洁净暗室中开展，核心流程如下：

1.载荷安装与背景控制：将含完整光路、遮光罩、光阑及探测器的待测载荷，精准固定在多维调节测试平台。严格屏蔽环境光，保障极低背景辐射。

2.模拟器配置与对准：将高准直光束引导至载荷预定照射位置，通过精密转台调整光束入射方位角、高度角，模拟卫星不同姿态下的太阳威胁方向。

3.关键测试工况：

PST 测量（核心指标），在探测器视场外以模拟器为点光源照射，测像面杂散辐照度与入射辐照度，PST定义为在离轴角θ入射时，像面杂散光照度E_stray(θ)与入口处入射照度E_inc之比。计算PST 值并扫描不同离轴角、波长获 PST 曲线；

鬼像与热点探测，特定威胁角度下用高灵敏度探测器捕获焦平面杂散光分布，定位鬼像与热点；

内杂散光系数测试，测强光源照射载荷内部结构时探测器的背景噪声。

4.数据采集与处理：记录不同工况下探测器响应信号，扣除本底噪声后，计算PST 值、杂散光系数等参数，生成杂散光分布图。

测试结果对卫星光学载荷性能的验证

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PST和杂散光源离轴角的关系曲线图

杂散光测试是卫星光学载荷优化设计与性能验证的直接依据。通过分析PST 曲线，评估表面处理的杂散光抑制效果。若关键威胁角度的PST 值未达设计要求，可定位主要杂散光路径，针对性增加挡光环、优化光阑位置或采用低反射率材料/ 涂层。发现的鬼像与热点，为光学镀膜优化和结构修改提供精准靶点。需明确载荷是否满足杂散光抑制指标（如PST @ θ 角 < X），是载荷转入正样生产或发射前的重要评审依据。

太阳光模拟器通过复现太空环境的高准直角、AM0光谱匹配标准、优于95%的均匀性，为卫星光学载荷的杂散光性能评估提供可靠的地面验证平台。通过系统测试，不仅能提前发现潜在光学干扰问题，还可推动设计与表面处理技术的持续优化，为卫星在轨获取高对比度、高信噪比图像奠定坚实基础。

Luminbox全光谱准直型太阳光模拟器

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紫创测控Luminbox全光谱准直型太阳光模拟器为航天器提供高精度老化测试与性能验证，能精准模拟自然光环境，支持光谱/ 亮度 / 色温调控。