国外中长波双波段红外成像技术的发展及应用

中长波双波段红外成像技术能同时获得中波、长波两个大气窗口的红外辐射信息,同时具有两种单波段成像技术的优点。通过优势互补,中长波双波段红外成像技术能够提高装备对各种复杂环境条件的适应能力,提高各类作战任务的成功率。在过去二十几年中,欧美主要国家实现了从双探测器双波段成像到单探测器双波段成像的发展及批量装备,目前正向更高分辨率、更远作用距离的方向发展。中长波双波段红外成像技术主要用于提高各类主战装备对不同的作战环境的适应能力以及各类搜索跟踪识别系统对目标的探测识别成功率。此外,可以通过中长波双波段红外成像技术获取目标的温度、光谱特性等特征信息,可用于反干扰、反伪装。

战术和战略目标的双波段红外成像

目前,美国陆军正在开展一项新的部队物资大转换工作。这项工作的主要内容之一,是用一组被称作“未来战斗系统车辆”的可部署高度机动轻型车辆来取代现有的重型主要战斗坦克和其它战斗车辆。为了做到这一点。

用双波段红外成像技术探测军事目标

美国陆军研究实验室及其合作伙伴目前正在发展双波段红外敏感器及其信号处理技术,以期利用双波段红外敏感器的成像能力来探测军用车辆.双波段红外成像技术的优点是能在存在杂乱回波的情况下探测目标.它能区分目标和诱饵,并能使敌方采取的诸如施放烟雾、进行伪装以及发射照明弹之类的红外对抗措施失效.

红外双波段共光路环形孔径超薄成像系统设计

针对中长波红外双波段系统的元件数量多、结构复杂等问题,分析了环形孔径超薄成像系统的结构特点,给出了系统初始结构遮拦比的计算方法,并设计了一种适用于中长波红外双波段的共光路环形孔径超薄成像系统,焦距为50 mm、全视场为14°、F数为1。系统仅由单一光学元件构成,结构简单且光路紧凑,其轴向尺寸与焦距的比值为0.48。在空间频率20 lp/mm处,中波红外3~5μm波段的全视场调制传递函数大于0.45,长波红外8~10μm波段的全视场调制传递函数大于0.30,同时实现了-40~80℃温度范围内的红外双波段无热化。通过公差分析可知该系统具备可加工性,且基底材料为红外硫系玻璃,可以通过精密模压的方法进行批量化生产。该研究为低成本、小型化红外双波段系统的实现提供了新的思路。

双波段红外折衍混合光学成像系统

双波段红外光学成像系统由于具有可以同时对3μm～5μm和8μm～12μm波段进行成像的特点,一直是国内外红外光学系统研究人员研究发展的对象。

红外双波段消热差系统设计

引入了光学材料双波段的平均规化热差系数 T,建立了在3～5μm和8～12μm两个波段上分离透镜消色差、消热差方程组。得到对该光学系统设计的材料选择具有指导作用的三维无热差图,并利用透视投影原理得到相应的投影无热差图。设计了视场4°、有效焦距61mm、F数为2.5、温度范围在-54～71℃、适用于3～5μm和8～12μm双波段的红外光学系统。该系统在3～5μm和8～12μm波段调制传递函数基本达到衍射极限,在空间频率为10lp/mm时,数值分别为0.87和0.68;当温度从-54℃变化到71℃时,数值波动不到0.01;轴向像差在-54～71℃温度范围内,最大值分别为45μm和93μm,都小于相应波段的系统焦深。因此,设计系统具有非常好的双波段消色差、消热差能力。

红外短波/长波分色片的研究

短波红外/长波红外分色片在红外双波段成像光学系统中起着重要的作用。分析了分色片基板和薄膜材料的选择。选定硒化锌为基板,采用Ge,ZnSe和YbF3作为薄膜材料进行了优化设计,并对沉积温度和蒸发速率等工艺条件进行了优化,用电子束蒸发方法制备了该分色片,其反射率和透射率都达到了93%以上,已成功应用于实际光学系统中。