基于谐衍射光学元件的成像理论,将谐衍射透镜应用在传统红外单波段系统里,设计得到工作波段处于4.4～5.4μm和7.8～8.8μm的红外双波段光学系统。分析了谐衍射光学元件的特性,计算了光学系统的结构参数,并利用软件的多重结构进行了优化。设计结果表明,系统的光学传递函数在两个波段范围内,20 lp/mm时的归一化值均大于0.5,具有良好的成像质量。为红外光学系统的设计提供了一种全新器件。

利用扫描反射镜扩大搜索范围是红外搜索跟踪系统中普遍采用的方式,扫描反射镜旋转产生的像旋可以由消旋棱镜进行消除。为得到符合实际工程需要的消旋棱镜,分析了棱镜影响系统的主要因素,并在此基础上,获得棱镜参数。为保证棱镜在系统中的正常工作,在分析棱镜装调误差的前提下,进行棱镜组件的调试。结果表明,棱镜设计与调试满足系统使用要求。

将衍射光学元件应用于非制冷热像仪的大相对孔径红外镜头与传统设计相比,衍射光学元件的引入,增强了此类镜头的色差校正能力,提高了镜头的成像质量,提高了镜头的透过率,减少了光学零件的数量,减轻了系统重量,为提高非制冷热像仪的性能奠定了坚实基础.本文在色差、成像质量、系统透过率与MRTD方面比较了不同结构镜头的性能.