激光/红外共光路无热化光学系统设计及其性能分析

"该文主要讨论了一种激光/红外共光路无热化光学系统的设计，该系统适用于激光测距和红外目标探测。系统的主要参数包括150mm的焦距、F数2，以及工作在1.57μm的激光波段和3~5μm的红外波段。在设计中，选择了RS-RTM-31243-001-C1型InGaAs光电探测器处理1.57μm的激光信号，而3~5μm红外波段则采用ULIS公司的2/3英寸红外探测器，其全视场为4.2°。在-50℃至70℃的温度范围内，激光波长的像质表现良好，点列图均方根半径最大值为8.166μm，远低于探测器的有效接收半径，确保了能量的高效集中。红外波段在15lp/mm的截止频率下，调制传递函数MTF保持在0.78以上，接近衍射极限，显示出优秀的成像质量。简化的结构设计满足了用户对于整体性能的要求。" 本文详细介绍了激光/红外共光路无热化光学系统的设计过程及其关键性能指标。无热化设计意味着系统在不同环境温度下能保持稳定的光学性能，这对于激光测距和红外成像应用至关重要。文章指出，系统设计的核心在于平衡激光和红外两个波段的需求，确保两者在同一光学路径上能同时实现高效率和高质量的成像。 在激光波段，1.57μm的InGaAs光电探测器被选中，是因为它对这个特定波长有良好的响应。系统设计考虑了探测器的接收能力，通过优化光学布局，使得点列图的均方根半径远小于探测器的75μm有效接收半径，这意味着大部分激光能量能集中在探测器的敏感区域内，从而提高测量精度和信噪比。 在红外波段，3~5μm的工作范围涵盖了重要的中波红外（MWIR）区域，适合目标检测和识别。ULIS公司的2/3英寸红外探测器提供了所需的视场覆盖。MTF是评估成像质量的重要指标，文中提到在15lp/mm的截止频率下，MTF值始终保持在0.78以上，这意味着图像细节清晰，接近理论上的衍射极限，表明系统具有很高的分辨率和成像质量。 总结来说，这种激光/红外共光路无热化光学系统设计实现了激光测距和红外成像的高效集成，具备良好的温度稳定性，同时保证了优异的光学性能。设计过程中对探测器的选择、光学参数的优化以及像质的严格评估，确保了系统的实用性和可靠性，满足了用户对于复杂环境下光学系统的需求。