紅(hong)外(wai)光學系(xi)(xi)統是指工作于紅(hong)外(wai)光譜區的光學系(xi)(xi)統。紅(hong)外(wai)光學系(xi)(xi)統包括接收目標自輻射或(huo)反射紅(hong)外(wai)信息的光學系(xi)(xi)統和發射紅(hong)外(wai)信息的光學系(xi)(xi)統。

紅外光學系統按其應用原理(li)大致分為4類(lei)：

探測目標方位和距(ju)離的(de)紅(hong)(hong)(hong)外(wai)(wai)光(guang)學系(xi)統、如紅(hong)(hong)(hong)外(wai)(wai)測距(ju)儀、紅(hong)(hong)(hong)外(wai)(wai)搜(sou)索與跟蹤系(xi)統、紅(hong)(hong)(hong)外(wai)(wai)導引(yin)頭等。

探測目標溫差分布的紅外光學(xue)系統，如(ru)熱像(xiang)儀(yi)。

探(tan)測目(mu)標輻射(she)(she)通量和反射(she)(she)通量的紅(hong)外光學系統，如(ru)熱輻射(she)(she)計(ji)。

發射紅外(wai)輻射的紅外(wai)光學系統(tong)，如紅外(wai)平(ping)行光管(guan)，CO2激光定向能系統(tong)等。

由于紅外光譜的(de)(de)不(bu)可見性，前3類紅外光學(xue)(xue)系(xi)統必須與紅外探測器結合(he)，才(cai)能得到應用(yong)。紅外光學(xue)(xue)系(xi)統廣泛應用(yong)于軍事、工農業生產、醫學(xue)(xue)和(he)空間(jian)技術(shu)等領(ling)域(yu)，并(bing)將隨著紅外探測器、紅外光學(xue)(xue)材(cai)料、系(xi)統設計、微型制冷器和(he)電(dian)子技術(shu)的(de)(de)發展，得到更加廣泛的(de)(de)應用(yong)。

紅外光學系統(tong)設(she)計的原(yuan)則

1，在(zai)設(she)計紅外(wai)光學系統時，紅外(wai)輻射能量(liang)是(shi)設(she)計者比較關(guan)心，也是(shi)整個系統關(guan)鍵(jian)的因素。

2，目前對于減小紅外(wai)光能損失的思(si)路主要有兩個(ge)方面。

首先，紅外成像系統(tong)利用感光面(mian)陣接收外界的(de)(de)紅外輻射能(neng)量，再通過(guo)讀出電(dian)路將電(dian)路中的(de)(de)模擬信號轉換成數字信號，在信號轉化(hua)過(guo)程中會有大量能(neng)量損(sun)失(shi)，因此我們(men)需要(yao)盡(jin)量的(de)(de)簡(jian)化(hua)系統(tong)結構來提(ti)高能(neng)量的(de)(de)轉化(hua)率。

其次(ci)，紅外(wai)光(guang)線在通過(guo)整個系統的(de)(de)光(guang)學鏡(jing)(jing)頭時，紅外(wai)輻(fu)射能量會被晶(jing)體(ti)(ti)材(cai)料吸收導致整體(ti)(ti)紅外(wai)光(guang)透過(guo)率(lv)低(di)。目前有(you)效的(de)(de)解(jie)決辦法是在鏡(jing)(jing)面表面鍍一些增透膜，以此來提(ti)高紅外(wai)光(guang)的(de)(de)透過(guo)率(lv)。

3，為了盡可能的(de)(de)接收到來自目標物的(de)(de)紅(hong)外輻射，需要(yao)在鏡片尺(chi)寸以及加工精度的(de)(de)范圍內適當的(de)(de)擴大光學系(xi)統的(de)(de)接收口徑和(he)紅(hong)外探測器感光面的(de)(de)尺(chi)寸，以此(ci)來提高系(xi)統的(de)(de)靈(ling)敏度。

4，在設計中我們需(xu)要(yao)(yao)(yao)著重(zhong)考慮(lv)系(xi)(xi)統(tong)各個(ge)部分之間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)匹(pi)配(pei)問(wen)題，其中主要(yao)(yao)(yao)是光(guang)(guang)學系(xi)(xi)統(tong)與探(tan)(tan)測(ce)(ce)器之間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)匹(pi)配(pei)以(yi)及探(tan)(tan)測(ce)(ce)器與讀出電路之間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)匹(pi)配(pei)問(wen)題。光(guang)(guang)學系(xi)(xi)統(tong)與探(tan)(tan)測(ce)(ce)器之間(jian)(jian)(jian)要(yao)(yao)(yao)考慮(lv)系(xi)(xi)統(tong)空間(jian)(jian)(jian)分辨率、孔徑(jing)大(da)小等條件，其中制冷(leng)型的(de)(de)探(tan)(tan)測(ce)(ce)器還需(xu)要(yao)(yao)(yao)分析(xi)冷(leng)光(guang)(guang)闌(lan)的(de)(de)設計位置，以(yi)此(ci)(ci)達到冷(leng)光(guang)(guang)闌(lan)100%的(de)(de)效率。另外(wai)制冷(leng)型的(de)(de)探(tan)(tan)測(ce)(ce)器需(xu)要(yao)(yao)(yao)使用制冷(leng)機(ji)進(jin)行降溫于此(ci)(ci)同時會引入(ru)大(da)量的(de)(de)外(wai)界噪聲，因此(ci)(ci)紅外(wai)光(guang)(guang)學系(xi)(xi)統(tong)需(xu)要(yao)(yao)(yao)盡可能的(de)(de)提高抑制噪聲的(de)(de)能力，提高系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)信(xin)噪比。

5，在設計系統整體結構(gou)構(gou)造時應該充(chong)分合理的(de)利用整個(ge)感光面(mian)(mian)的(de)面(mian)(mian)積，盡量使光斑在感光面(mian)(mian)上(shang)均勻成像，從各(ge)個(ge)方面(mian)(mian)提(ti)高系統的(de)利用率。

6，紅外(wai)光(guang)學(xue)成像(xiang)中(zhong)(zhong)熱差(cha)是(shi)影(ying)響系(xi)統成像(xiang)的(de)(de)一個(ge)關鍵因素，在設(she)計中(zhong)(zhong)須重點考(kao)慮。其中(zhong)(zhong)當探測器工(gong)作(zuo)(zuo)溫(wen)度發生(sheng)(sheng)變化(hua)時，透射式(shi)結構中(zhong)(zhong)的(de)(de)鏡面的(de)(de)晶(jing)體(ti)材料折射率以及(ji)形(xing)狀會發生(sheng)(sheng)顯(xian)著(zhu)變化(hua)，導致系(xi)統的(de)(de)較好(hao)成像(xiang)像(xiang)面發生(sheng)(sheng)嚴重漂移。因此須要消除熱差(cha)對系(xi)統成像(xiang)的(de)(de)影(ying)響，保證系(xi)統在指定溫(wen)度范(fan)圍(wei)內正(zheng)常工(gong)作(zuo)(zuo)運行。

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