红外光学系统冷屏形状优化设计：杂散光抑制方法

"本文主要探讨了红外系统中冷屏形状的优化设计，旨在解决由于冷屏与出瞳不匹配导致的杂散光干扰问题。通过采用数学最优化计算方法，建立优化模型，并提出全局与局部优化相结合的策略，有效地改善冷屏的开孔形状，以降低杂散光的影响。实验结果表明，这种方法成功地应用于实际的简化式热像光学系统，验证了优化设计方法的有效性和实用性。" 红外光学系统在一次成像过程中，冷屏的设计至关重要，因为其形状直接影响系统的杂散光控制。冷屏的主要作用是阻止非成像光线进入探测器，减少背景噪声和提高图像质量。然而，当冷屏的开孔形状与系统的出瞳不匹配时，会引入不必要的杂散光，降低红外系统的性能。 为了解决这一问题，研究者采用数学中最优化计算的理论，建立了一个包括优化变量和目标函数在内的数学模型。优化变量是指可以调整的冷屏形状参数，如开孔的大小、形状和位置等；目标函数则用来衡量优化效果，通常是以杂散光的强度或系统信噪比作为度量标准。为了找到最佳的冷屏形状，研究者提出了全局优化和局部优化相结合的方法。全局优化通过区间穷举法遍历所有可能的解决方案，以寻找全局最优解，而局部优化则利用阻尼最小二乘法对局部区域进行精细化调整，以确保找到局部最优解。 实际应用中，这种优化设计方法被应用于一个简化式的热像光学系统。通过对冷屏开孔形状的优化，成功地解决了系统中因冷屏与出瞳不匹配造成的杂散光干扰问题，提高了红外图像的质量。这一结果证实了所提方法的正确性和实用性，对于红外光学系统设计提供了新的思路和工具。 冷屏形状的优化设计是红外光学系统中抑制杂散光的关键技术之一。通过数学最优化方法，可以有效调整冷屏的几何特性，以匹配系统的光学特性，从而显著降低杂散光的影响。这对于提升红外系统的整体性能，特别是在高精度成像、夜间观测等领域具有重要意义。