双层谐衍射双波段红外消热差光学系统设计

设计了工作于3~5 μm和8~12 μm双波段、F数为1.2的大相对孔径的红外消热差光学系统。该系统全视场角为22°,有效焦距为50 mm,系统总长78 mm。系统采用锗和AMTIR I(Ge、As、Se混合材料)两种材料,为三片镜结构。通过引入双层谐衍射元件,大大提高了衍射效率,减小了色差,并使系统重量减轻。系统在-40 °C~60 °C的温度范围内性能稳定,适用于像元尺寸为25 μm,像元数为640 pixel×480 pixel的凝视式双波段焦平面阵列探测器。设计结果表明:当探测器的尼奎斯特频率为20 lp/mm时,温度取不同值时的调制传递函数(MTF)值均大于0.5,成像质量良好,实现了消热差设计。可在作用距离为2 km时,分辨3 m范围的目标,满足军事侦察的需求。