紅外雙波段雙層衍射定焦光學系統(tǒng)設計

漆云海, 李紹楠, 杜保林, 張 鵬, 胡磊力

(1.海軍裝備部,北京 100000; 2.中國航空工業(yè)集團公司洛陽電光設備研究所,河南 洛陽 471000;3.空基信息感知與融合全國重點實驗室,河南 洛陽 471000)

0 引言

機載紅外光電系統(tǒng)工作波段主要為中波紅外(MWIR)3～5 μm 波段和長波紅外(LWIR)8～12 μm 波段,隨著光電目標識別技術的進步,單一中波紅外或長波紅外的工作波段已無法滿足軍用光電產品的需求,因而,開展能夠應用于兩種波段的光學系統(tǒng)的設計研究具有重要意義。光電產品安裝使用的機載環(huán)境惡劣,溫度變化大,定焦光學系統(tǒng)采用無熱化設計將很好地提升光電產品的輕量化和環(huán)境適應性水平。

楊亮亮等[1]設計了一種含有雙層衍射光學元件的紅外雙波段系統(tǒng),焦距為 100 mm,F數(shù)為 2,在-40～+71 ℃范圍內實現(xiàn)了無熱化設計;李升輝等[2]設計了一種基于諧衍射的紅外雙波段光學系統(tǒng),焦距45 mm,F數(shù)為 2,配套320像素×256像素的雙色制冷型探測器,解決了寬波段上的大色散問題和衍射光學元件在寬波段上衍射效率低下的問題;張博等[3]針對雙波段多層衍射光學元件的基底材料選擇提出了一種選型方法和相應的數(shù)學模型,并依據(jù)該方法設計了10倍中長波折衍混合雙波段紅外變焦系統(tǒng);李杰等[4]設計了一種基于諧衍射和自由曲面的離軸三反紅外雙波段成像光學系統(tǒng),焦距1200 mm,口徑300 mm,能夠在-60～+60 ℃工作溫度范圍內實現(xiàn)非熱敏化,滿足機載使用環(huán)境的無熱化要求。由以上研究可見,能夠覆蓋中長波紅外的雙波段成像光學系統(tǒng)的難點一方面是工作波段寬、色差比較嚴重,另一方面是要求在兩個波段都具有較高透過率、可以用來校正色差的紅外材料缺乏,導致該類光學系統(tǒng)的設計難度大。……