鬼像階數(shù)的定義為：光線從透鏡左邊入射，經(jīng)過一次反射，光線出射后與主光軸的焦點(diǎn)即為一階鬼像（如圖 1），依此類推，兩次反射為二階鬼點(diǎn)，三次反射為三階鬼點(diǎn)，等等。目前的研究，大多數(shù)是采用矩陣光學(xué)的方法，將透射面視為反射面，逐次計(jì)算光線在這些非正常光路下與光軸的交點(diǎn)，從而確定各階鬼像位置。這種方法，雖然精確，但當(dāng)反射面增多時(shí)，不僅公式的推理相當(dāng)困難，得出相應(yīng)公式后，計(jì)算量也是無法忽視的問題。在我們編寫的軟件里，應(yīng)用了光線追跡的方法，提出了將二叉樹作為中間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的新方式，實(shí)際應(yīng)用中能有效的找出多階鬼像位置，為實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供有力的理論支持。

當(dāng)一束光入射于某光學(xué)表面，如果正常光路為透射，則不可避免的將產(chǎn)生殘余反射；這樣，經(jīng)過一個(gè)光學(xué)表面的光束將變?yōu)閮墒�光，然后再�?duì)這兩束光分別進(jìn)行光線追跡。因此，為全面描述系統(tǒng)中雜散光束的傳播情況，并捕捉鬼像點(diǎn)，可以采用二叉樹這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它具有在內(nèi)存中隨機(jī)開辟空間，可按照雜散光傳播路徑動(dòng)態(tài)建立、動(dòng)態(tài)刪除的特點(diǎn)。

大功率紅外光學(xué)系統(tǒng)雜散光分析軟件的創(chuàng)新點(diǎn)和實(shí)例計(jì)算

3.1大功率紅外光學(xué)系統(tǒng)雜散光分析軟件中的創(chuàng)新點(diǎn)

在大功率紅外光學(xué)系統(tǒng)中，激光光線多次反射形成的高階鬼像其能量仍可能對(duì)系統(tǒng)器件造成威脅，因而對(duì)這樣的系統(tǒng)進(jìn)行高階的鬼像分析是非常必要的。然而，現(xiàn)今流行的商業(yè)光學(xué)設(shè)計(jì)軟件，都沒有關(guān)于這個(gè)問題的分析模塊。我們針對(duì)這種現(xiàn)狀，提出了應(yīng)用二叉樹的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，大大節(jié)省了存貯空間，提高了運(yùn)算速度，使鬼像的高階分析成為可能。

系統(tǒng)中產(chǎn)生的鬼像將是數(shù)以千計(jì)的，如果沒有一個(gè)合理的統(tǒng)計(jì)功能，即使得出結(jié)果，也是無法應(yīng)用于實(shí)際分析的。我們的軟件中，添加了強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)功能，可以按照能量密度大小，距離某一光學(xué)表面位置，發(fā)散角等多個(gè)參數(shù)對(duì)形成的鬼光束進(jìn)行排序。可以非常直觀的先運(yùn)用近軸分析的方法，找到對(duì)系統(tǒng)影響比較大的幾個(gè)鬼像點(diǎn)，再針對(duì)這些點(diǎn)進(jìn)行細(xì)致的實(shí)際光線追跡運(yùn)算，既對(duì)系統(tǒng)有個(gè)全面的把握，又能精確的分析某個(gè)光學(xué)表面附近的鬼像情況，為設(shè)計(jì)階段的結(jié)構(gòu)調(diào)整提供可靠的參考數(shù)據(jù)。 

3.2 實(shí)例計(jì)算

基于以上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法，作者編制了紅外激光光學(xué)系統(tǒng)雜散光分析軟件，以下用一個(gè)焦距為 114 mm 的紅外光學(xué)系統(tǒng)為例，對(duì)其鬼像進(jìn)行一個(gè)全面的分析。

圖2.一個(gè)較復(fù)雜紅外光學(xué)系統(tǒng)：f’=114.704, D/f’=1/1.5