大相对孔径红外光学系统设计：超紧凑与无热化

"大相对孔径超紧凑型红外光学系统设计" 本文主要探讨了针对低成本、小型化、长焦距非制冷热成像系统需求的一种新型光学系统设计。设计的关键在于实现大相对孔径（1/0.89）的同时保持超紧凑的结构，这在红外光学领域具有重要意义。相对孔径的大小直接影响到光学系统的成像质量和灵敏度，大相对孔径可以提高系统的光照强度，从而提高成像质量。 设计中选择了折反式结构，这种结构结合了折射和反射两种光学原理，能够在有限的空间内实现长焦距和大孔径的需求。折反式光学系统通常由反射镜和透镜组合而成，可以显著减小系统体积，是小型化光学设备的理想选择。 在材料选择上，文章提到仅使用Ge（锗）材料就能实现-40℃至60℃的温度范围内的被动无热化设计。无热化设计是指光学系统在温度变化时，其光学性能保持稳定，不会因为热胀冷缩导致像质下降。使用单一材料Ge有助于简化设计，降低成本，并确保系统在宽温范围内工作的稳定性。 为了评估和优化系统的杂散光性能，作者使用了专门的杂散光分析软件。杂散光是光学系统中非期望的光线，会降低图像的对比度和清晰度。通过软件分析，可以找出杂散光的主要来源并采取相应的抑制措施，以提高系统的整体成像质量。 根据设计分析，该光学系统在工作温度范围内表现出优秀的像质，其调制传递函数（MTF）接近衍射限，这意味着在各种环境温度下，系统都能提供高分辨率的图像。此外，系统的体积结构紧凑，杂散光控制得当，完全符合小型化、长焦距非制冷热成像系统的要求。 该研究提供了一种创新的光学设计方案，不仅解决了小型化、长焦距和大相对孔径的矛盾，还兼顾了温度适应性和杂散光控制，为红外成像技术的发展提供了新的思路和实践基础。