基于ZEMAX的长波红外消热差系统设计

简介：
本研究运用光学设计软件ZEMAX，针对长波红外成像系统进行优化设计，旨在降低或消除环境温度变化引起的焦点偏移问题，提升系统的稳定性和性能。 通常情况下，红外光学系统工作在常温常压环境中，并且很少考虑温度变化对成像质量的影响。然而，在特殊用途的红外光学系统中，环境温度可能会有显著的变化。当温度发生变化时，由于不同材料（如光学材料和结构材料）之间的热不稳定性，会导致光学元件的曲率、厚度以及间隔发生改变；同时这些材料的折射率也会随之变化。这将导致整个系统的焦距发生变化，并且像面位置移动，从而使得系统性能大幅下降并影响成像质量。 因此，在设计这类特殊用途红外光学系统时需要进行消热差处理来解决上述问题。本段落使用了ZEMAX软件开发了一个包含四个球形镜片的长波红外折射型消热差系统，并且在-40℃至60℃温度范围内测试，弥散斑均方根半径始终保持小于像元大小的标准值；并且该系统的成像质量接近衍射极限的要求。