王劲松，侯升日，柳 鸣，曹维国，王立秋



红外窗口热变形对零位检测成像质量影响分析

王劲松，侯升日，柳 鸣，曹维国，王立秋

（长春理工大学，吉林 长春 130022）

针对一个双层红外窗口进行了完整地光机热集成分析，包括结构设计、结构有限元分析以及热光学特性分析。利用MSC Nastran和Hypermesh对光机结构系统在轴向温度梯度场下进行热弹性分析。分析可知双层红外窗口的最大位移形变量为1.01×10－1mm，将有限元节点位移信息代入Zemax中，光学系统在9.0lp/mm处最终的MTF依然在0.2左右，符合设计需求，验证了所设计使用的双层红外窗口的热光学适应性。

双层红外窗口；有限元分析；光机热集成；MSC Nastran

0 引言

近年来具有较高透过率以及高强度的红外窗口常应用于红外探测器检测的关键部件以及飞行器窗口或整流罩中[1]，其主要是起到透光、保护以及密封的作用，既能避免外界环境损伤内部的光电装置，又需要保证光电传感器的光学性能稳定[2]。目前国内外着力于对红外窗口的材料性能研究，Ge是8～12mm波段红外系统最常用的材料，它的机械强度高，导热性好；除此之外还有对窗口面形进行研究，使其更好地适应环境。并且窗口的变形对军用光电设备以及日常生活用品如相机的影响都得到了较好的验证分析。特别是在环境工况多变性的情况下，光学窗口设计过程中交叉了光、机、电、热等多种学科，所以在红外窗口设计阶段，需要充分考虑窗口材料的热光性能、化学性能及机械性能等，需要对其强度、外形及安装方式进行相关地分析以查看红外窗口在特定工况下的热光学适应能力[3]。……