折衍混合无热化红外地平仪系统的设计与性能优化

本文主要探讨了一种创新的折/衍混合凝视型红外地平仪系统的无热化设计。该设计旨在满足地平仪系统在便携性、成本效益和性能稳定性方面的高要求。系统采用了衍射元件的独特特性，特别是其像差和热差特性，通过折/衍混合广角f-θ镜头结构来实现大视场内像差、色差以及热差的精确校正。这种结构设计允许系统在宽广的视野范围内保持良好的光学性能。 在设计过程中，重点考虑了温度变化的影响。实验结果显示，在20℃的标准温度下，140°广角f-θ镜头的线性特性表现优秀，线性误差小于0.5%，确保了图像的精度。同时，即使在极端温度范围(-20℃至40℃)内，光学系统在空间频率为20lp/mm的关键区域，其调制传递函数(MTF)始终大于0.52，这意味着系统能够在不牺牲分辨率的情况下，有效抑制波像差，保证图像清晰度。设计结果还显示，系统的光学波像差小于λ/4，达到了接近衍射极限的成像性能，满足了高质量成像的要求。 为了进一步提升系统的实用性，设计者采用了反远距结构，确保系统有足够的后工作距离，这对于红外光学系统的组装至关重要。最终，经过优化设计，光学系统的后工作距离被确定为15毫米，完全符合红外光学系统装配的需求。 该无热化折/衍混合凝视型红外地平仪系统的设计展现了出色的光学性能和温度适应性，不仅提高了地平仪的稳定性和可靠性，而且在紧凑的尺寸和成本控制方面也取得了突破，对于红外天文观测等领域具有重要的应用前景。