硫系玻璃大相对孔径红外消热差光学系统设计

"这篇论文是关于基于硫系玻璃的大相对孔径红外消热差光学系统设计的研究，旨在利用硫系玻璃的独特性质，如热稳定性和良好的光谱透射率，来构建高性能的红外光学系统。文章详细介绍了设计方法，包括被动光学补偿和机械补偿策略，以确保在宽温范围内保持高图像质量。设计的光学系统具有90mm焦距，F数为0.9，适用于8至14微米的长波红外非制冷探测器，并能与640像素×512像素、17微米像素大小的探测器配合使用。在-40℃到50℃的温度范围内，系统的MTF接近衍射极限，显示出良好的热稳定性。" 本文探讨的是光学设计领域的一个具体应用，即利用硫系玻璃材料来构建红外光学系统。硫系玻璃是一种独特的光学材料，由于其出色的热稳定性和宽光谱透射率，尤其适合在红外波段使用。在设计过程中，作者考虑了热稳定性对光学性能的影响，提出了被动光学补偿的策略。这是一种通过优化系统内不同组件的光焦度分布来抵消温度变化引起的光学偏差的方法。同时，结合被动机械补偿技术，即通过机械结构调整来进一步消除热变形，以实现消热差的效果。 该光学系统设计的目的是创建一个大相对孔径（F数为0.9）的红外成像系统，这意味着它能收集更多的光线，提高灵敏度，同时保持较高的分辨率。系统设计的焦距为90mm，适合长波红外探测，覆盖8到14微米的波长范围。这种设计兼容的非制冷红外焦平面探测器具有640像素×512像素的分辨率，每个像素尺寸为17微米，为红外成像提供了足够的细节捕捉能力。 实验结果显示，当系统在-40℃至50℃的广泛温度范围内运行时，所有视场的调制传递函数（MTF）都接近衍射极限，这表明即使在温度变化的情况下，系统也能保持极高的成像质量。这种设计方法不仅解决了热变形问题，而且通过选择合适的硫系玻璃材料和补偿技术，实现了被动无热化，提高了系统的性价比。 这项研究为红外光学系统设计提供了一种创新的解决方案，利用硫系玻璃的特性以及有效的补偿策略，能够在恶劣的温度条件下实现高性能的红外成像。这种方法对于开发应用于军事、遥感、环境监测等领域的红外光学系统具有重要的实践价值。