基于长波红外探测器的消热差轻量化光学系统设计

利用硫系玻璃与二元衍射面设计一款基于12μm非制冷长波红外探测器(1024×768 pixel)的红外消热差系统。该系统由3片玻璃构成,焦距为75 mm,F数为1,系统总长97 mm,系统总质量203 g。利用ZEMAX进行仿真分析,仿真结果表明:在−40℃~50℃温度范围内,系统奈奎斯特频率(42 lp/mm)处的MTF均大于0.37,接近衍射极限;在−70℃~70℃温度状态下系统奈奎斯特频率(42 lp/mm)处的MTF也可以满足使用要求。该系统具有相对孔径大,全视场像质优良,结构轻量化,工艺性良好等特点。

探测器薄壁箱体高低温环境适应性分析

在低温和高温的外界环境下,探测器薄壁箱体容易出现高低温环境热胀冷缩引起的无规则变形,这对内部光学元器件的光路传递精度造成影响,进而影响探测器的探测精度。应用有限元方法建立探测器箱体热分析模型,运用ABAQUS软件对薄壁箱体进行高低温环境适应性分析,得到薄壁箱体在高低温环境下的应力和变形,并计算探测器光轴两端点之间因温度变化引起的偏转角度,在设计阶段对探测器的温度适应性能进行预测,减少设计人员以往基于经验而非科学原理设计产品的盲目性,降低样件试验考核成本。