一文读懂，什么是杂散光！
栏目：行业动态
发布时间：2026-03-09
在精密光学系统中，一束"不请自来"的光线可能毁掉整个观测结果——这就是杂散光（Stray Light）。作为光学领域的"隐形噪声"，杂散光既是科学仪器的精度杀手，也是工程师们持续攻关的技术高地。
一、杂散光的本质：光学系统的"光污染"
杂散光，顾名思义，是指在光学系统中非预期传播、最终到达探测器或像面的有害光线。它并非成像所需的目标光线，而是由散射、反射、衍射等物理过程产生的"光学污染"。
从来源看，杂散光可分为三类：外部杂散光（如太阳光、室内照明等环境光干扰）、内部杂散光（系统内部元件间的多次反射、散射）以及热辐射杂散光（红外系统中元件自身的热辐射）。在光谱仪中，光栅结构缺陷产生的杂散光占比甚至高达80%。
二、杂散光从何而来？
杂散光的产生机理复杂多样，主要包括：
1. 表面散射与缺陷光学元件表面的灰尘、划痕、气泡或制造缺陷会导致光线发生漫反射。即使是肉眼不可见的微小瑕疵，也可能成为杂散光的"发射源"。
2. 非预期反射镜头筒内壁、光圈叶片、传感器基底等机械结构表面，即使经过黑化处理，仍会产生 residual 反射。光线在多个透镜表面间"弹跳"形成的多次反射（鬼像）也是重要来源。
3. 衍射效应光线通过光圈边缘时发生衍射，产生微弱的非成像光分布。在星敏感器等高精度设备中，这种效应尤为致命。
4. 热辐射干扰在红外光学系统中，系统自身的自发射会在焦平面上产生杂散光，形成所谓的"冷反射像"（Narcissus）。
三、杂散光的危害：从"模糊照片"到"科学失误"
杂散光的危害远超想象。在成像系统中，它会降低图像对比度和清晰度，产生眩光或"雾化"效果；在光谱分析中，它会扭曲比尔定律，导致高浓度样品测量严重失准——当杂散光强度达到1%时，吸光度测量值可从2.000骤降至1.703。
在航天领域，星敏感器若受杂散光干扰，将无法准确识别导航星，直接威胁卫星姿态控制精度。2024年，中国科学院西安光机所王虎团队正是针对这一难题，系统研究了空间敏感器的杂散光抑制技术，其成果已应用于嫦娥、神舟等国家重大专项。
四、如何降伏"光之噪声"？
现代光学工程已发展出全链路的杂散光抑制技术体系，涵盖"机理—模型—设计—仿真—测试—评估"全流程：
材料工艺层面：使用黑色阳极氧化、树枝状吸光表面、超黑涂层等先进材料。其中，树枝状表面结构相比传统黑漆具有更优异的光吸收性能。
光学设计层面：通过优化光阑位置、采用非球面镜、镀制减反膜等手段，从源头减少反射。
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