基于制冷型320×240凝视焦平面阵列探测器，设计了30x中波红外大倍率连续变焦光学系统。详细介绍了连续变焦光学系统的选型及其初始结构的计算方法。系统采用硅和锗两种普通红外材料，通过引入非球面校正系统轴外像差，实现了30-900rmn的连续变焦，F数为4，工作波段为3．7～4．8μm，满足100％冷光阑效率，在空间频率为16lp／mm处，系统MTF值大于O．5。系统具有变倍比大，结构紧凑，光学总长短和全焦距范围内像质好，分辨率高等优点，满足设计要求。

介绍了超光谱成像仪红外系统的应用价值,总结了红外系统在光学元件、焦平面器件、光机结构等不同部分的热控需求.通过主动热控与被动热控的比较,阐述了超光谱成像仪红外系统热控策略,并且归纳了适合其要求的热控技术.其中针对红外系统焦平面热控,对辐射制冷和机械制冷进行了比较,并简要介绍了斯特林制冷机.最后总结了目前超光谱成像仪红外系统热控的关键问题.

为了减少光学系统因热变形而产生离轴性误差对系统的影响而提出一种简单有效热补偿的方法。通过对一粗跟踪红外系统进行实体建模,并利用有限元分析软件对模型进行温度分析,得到因为CCD发热而产生的线性温度场,得到系统各个部件最高温度和最低温度。将得到的温度场加载到结构分析中,获得光学系统各个部分的热变形量。结果表明：尽管在温度场的作用下,光学系统壳体的热变形量在Z轴方向的最大正位移达到0.000116 m最大负位移达到-0.000104 m,透镜镜座和变倍镜座固定镜片位置附近单元体在Z轴方向的位移没有超过0.000020 m。通过光学元件的支撑件本身的热膨胀有效的补偿了壳体的热漂移,数据表明热补偿方式是可以用于实际工作的有效的方法。

焦距的变化对于红外系统在目标搜索和探测时非常重要,文中描述了一种可以快速切换视场、改变红外光学系统焦距的机构,测试结果表明该机构可以快速、可靠、精准地进行视场切换,从而改变光学系统视场。