张 鑫，贾宏光

(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033)

1 引言

近年来，随着红外探测器技术的飞速发展，红外热成像系统在工业、国防以及反恐等领域发挥着越来越大的作用［1，2］。由于红外材料的折射率温度系数很大(比通常的可见光玻璃大1～2个数量级)，所以环境温度的变化对红外系统的性能影响很大，目前很多红外应用都要求红外系统实现无热化。无热化方法分为主动式和被动式，主动式的基本原理是移动探测器或镜头的某一片透镜来补偿温度离焦，但是这种方式需要反馈系统和执行机构，增大了系统的体积并降低了系统的可靠性。被动式又分为光学无热化、机械无热化以及光学机械结合无热化，后两者对机械结构提出了较高要求，通常会使系统复杂性增加、体积和重量增大，而光学无热化没有上述缺点，目前已成为该领域的研究热点。常规的光学无热化方法包括利用无热图实现多透镜系统的无热化设计［3，4］，利用不同材料热性能互补完成无热化光学设计［5］，选择材料三维消热差图［6］进行设计，以及用材料特性图解法完成光焦度分配等［7］，这些方法采用简化近似模型来指导光学设计，已经在中波红外和长波红外领域取得了一些成果。最新的折射与衍射混合消热差方法也已经有大量的报道［8～12］。不过消热差设计往往限制了物镜相对孔径的增大，而非制冷探测器要求大的相对孔径才能达到高的灵敏度，实际应用中通常要求F数等于或者小于1，所以大相对孔径无热化设计仍然是光学设计的难点。……