刘欢， 王春艳， 王志强， 孙昊， 赵义武

(1.长春理工大学 光电工程学院， 吉林 长春 130022； 2.长春理工大学 空间光电技术研究所， 吉林 长春 130022)

0 引言

星模拟器用于对星敏感器的性能测试，通过生成模拟恒星图像来验证星敏感器的各项功能指标及性能指标[1]。在星模拟器研制方面，国外起步较早，但国外对相关文献资料发表很少，目前了解到的最新资料是欧洲空中客车防务及航天公司的星敏感器光学模拟器(STOS)，其属于动态星模拟器，分辨率为1 280×1 024，视场为25°，动态星图模拟速率为18°/s，星间角距误差小于18″[2]. 2017年中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研究的反射式单星模拟器光学系统，属于静态星模拟器，系统采用离轴抛物面反射镜与平面镜结合的结构，其焦距为1 000 mm，孔径为100 mm，工作波段为450～800 nm，视场为3′[3].

星模拟器相当于平行光管，主要用来产生平行光，模拟无穷远色温星光。其原理是在平行光管物镜的焦面上放置星点板，采用色温光源照明，以满足星模拟器不同参数的检验需求[4]。

本文研究的标准单星全物理模拟器为星敏感器整机性能验证提供精确的恒星目标，主要用于测量不同星点像的能量分布，同时也可以用于热真空条件下星等的标定。本系统工作波段为400～900 nm，入瞳直径为300 mm，焦距为3 150 mm，全视场角为0.05°. 本文设计了光学系统，对像差进行了分析，给出了系统实际检测结果。

1 非球面设计基础

1.1 非球面方程

图1 非球面笛卡尔坐标系Fig.1 Aspherical Cartesian coordinate system

在轴对称非球面光学系统设计过程中，将非球面顶点设在坐标系原点O处，取z轴为光学系统的光轴，同时设定非球面的子午对称轴与z轴重合，如图1所示。……