中波红外制冷型光学系统消热差设计

摘要

对比了典型消热差方法的优劣,探讨光学被动式消热差的基本理论.在此基础上,根据系统要求的温度范围-60℃～90℃,在常温初始结构的基础上,利用Zemax软件的多重结构和自动热分析功能增加其他温度结构,运用光学被动式消热差方法进行热平衡和像差平衡,最终设计出一套中波制冷型消热差光学系统.光学设计时以探测器冷阑作为系统孔径光阑,实现了100％冷阑匹配.结构材料使用铝,光学材料为硅、锗和硒化锌,将它们组合消热差.系统在—60℃～90℃温度范围内,最大离焦量小于1倍焦深,空间分辨率17 lp/mm处,光学调制传递函数(MTF)值均大于0.74,接近衍射极限,点列图弥散斑均未超出单像元尺寸范围.