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紅外光學(xué)系統(tǒng)是指工作于紅外光譜區(qū)的光學(xué)系統(tǒng)。紅外光學(xué)系統(tǒng)包括接收目標(biāo)自輻射或反射紅外信息的光學(xué)系統(tǒng)和發(fā)射紅外信息的光學(xué)系統(tǒng)。
紅外光學(xué)系統(tǒng)按其應(yīng)用原理大致分為4類：
探測目標(biāo)方位和距離的紅外光學(xué)系統(tǒng)、如紅外測距儀、紅外搜索與跟蹤系統(tǒng)、紅外導(dǎo)引頭等。
探測目標(biāo)溫差分布的紅外光學(xué)系統(tǒng)，如熱像儀。
探測目標(biāo)輻射通量和反射通量的紅外光學(xué)系統(tǒng)，如熱輻射計。
發(fā)射紅外輻射的紅外光學(xué)系統(tǒng)，如紅外平行光管，CO2激光定向能系統(tǒng)等。
由于紅外光譜的不可見性，前3類紅外光學(xué)系統(tǒng)必須與紅外探測器結(jié)合，才能得到應(yīng)用。紅外光學(xué)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于軍事、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)和空間技術(shù)等領(lǐng)域，并將隨著紅外探測器、紅外光學(xué)材料、系統(tǒng)設(shè)計、微型制冷器和電子技術(shù)的發(fā)展，得到更加廣泛的應(yīng)用。
紅外光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的原則
1，在設(shè)計紅外光學(xué)系統(tǒng)時，紅外輻射能量是設(shè)計者比較關(guān)心，也是整個系統(tǒng)關(guān)鍵的因素。
2，目前對于減小紅外光能損失的思路主要有兩個方面。
首先，紅外成像系統(tǒng)利用感光面陣接收外界的紅外輻射能量，再通過讀出電路將電路中的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，在信號轉(zhuǎn)化過程中會有大量能量損失，因此我們需要盡量的簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來提高能量的轉(zhuǎn)化率。
其次，紅外光線在通過整個系統(tǒng)的光學(xué)鏡頭時，紅外輻射能量會被晶體材料吸收導(dǎo)致整體紅外光透過率低。目前有效的解決辦法是在鏡面表面鍍一些增透膜，以此來提高紅外光的透過率。
3，為了盡可能的接收到來自目標(biāo)物的紅外輻射，需要在鏡片尺寸以及加工精度的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)臄U大光學(xué)系統(tǒng)的接收口徑和紅外探測器感光面的尺寸，以此來提高系統(tǒng)的靈敏度。
4，在設(shè)計中我們需要著重考慮系統(tǒng)各個部分之間的匹配問題，其中主要是光學(xué)系統(tǒng)與探測器之間的匹配以及探測器與讀出電路之間的匹配問題。光學(xué)系統(tǒng)與探測器之間要考慮系統(tǒng)空間分辨率、孔徑大小等條件，其中制冷型的探測器還需要分析冷光闌的設(shè)計位置，以此達到冷光闌100%的效率。另外制冷型的探測器需要使用制冷機進行降溫于此同時會引入大量的外界噪聲，因此紅外光學(xué)系統(tǒng)需要盡可能的提高抑制噪聲的能力，提高系統(tǒng)的信噪比。
5，在設(shè)計系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)構(gòu)造時應(yīng)該充分合理的利用整個感光面的面積，盡量使光斑在感光面上均勻成像，從各個方面提高系統(tǒng)的利用率。
6，紅外光學(xué)成像中熱差是影響系統(tǒng)成像的一個關(guān)鍵因素，在設(shè)計中須重點考慮。其中當(dāng)探測器工作溫度發(fā)生變化時，透射式結(jié)構(gòu)中的鏡面的晶體材料折射率以及形狀會發(fā)生顯著變化，導(dǎo)致系統(tǒng)的較好成像像面發(fā)生嚴(yán)重漂移。因此須要消除熱差對系統(tǒng)成像的影響，保證系統(tǒng)在指定溫度范圍內(nèi)正常工作運行。
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