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红外光学系统无热设计

奚晓  
【摘要】:近年来,随着科学技术的迅猛发展,特别是红外探测器技术及加工工艺的日益完善,红外系统越来越多地应用于各个领域,特别是在军事领域,红外寻的制导已经成为世界各国军事应用中重点研究和发展的精确制导项目之一。同时,随着使用环境越来越复杂,因此对红外系统性能的要求也越来越高。 红外光学系统是整个红外系统中一个非常重要的组成部分,它能直接影响到整个系统的性能,而热效应又是影响红外光学系统性能的重要因素。因此对于无热效应红外光学系统的设计方法进行研究是非常有必要的。 本文从两个方面分析了红外光学系统的热效应。首先,分析了温度变化对光学系统成像质量的影响,详细讨论了材料折射率、光学元件的曲率半径和厚度以及光学元件之间的空气间隔等三个方面的因素以及它们与温度的关系,并介绍了无热设计技术以消除其影响。然后,分析了光学表面发出的热辐射对系统灵敏度的影响,给出了能合理描述表面热辐射的数学模型与计算方法,编制了相应的软件,以光线光学的方法计算系统中光学表面热辐射在探测器接收面上的能量分布。最后,以两个红外光学系统为例,具体分析了温度对红外光学系统的影响,同时比较了两种得到100%冷阑效率的方法的优劣性。


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