王继凯，向阳，王培芳

（长春理工大学　光电工程学院，长春　130022）



红外双层衍射光学元件衍射效率研究

王继凯，向阳，王培芳

（长春理工大学光电工程学院，长春130022）

摘要：红外衍射光学系统中衍射元件的设计波长直接影响光学系统的衍射效率。介绍了常见的三种红外材料，利用整个波段（3～14 μm）衍射效率的平均值作为评价红外双波段衍射效率的因子，分别模拟了三种不同材料组合下，561种设计波长组合的平均衍射效率。结果得出：三种材料的不同组合，在与之相对应的设计波长下，其衍射效率平均值均可达到96%以上。设计了含有双层衍射元件的中远红外光学系统：入瞳直径EPD=33mm，视场2ω=9.2°，焦距f′=50mm，中波红外的传递函数（MTF）在40lp/mm所有视场达到0.6，长波红外在40lp/mm所有视场达到0.2。

关键词：衍射效率；设计波长；红外材料；光学设计

普通衍射光学元件的设计以及加工在红外波段已经非常成熟，利用其特殊的负色散以及负热差性可以有效地进行光学系统的消色差以及无热化的设计。随着光学系统波带宽度的增加，对衍射元件要求也越来越高，从而对衍射元件的加工工艺提出了更高的要求，增大了加工难度，这也成为衍射光学发展的一个瓶颈［1］。随着多层衍射的应用，有效解决了普通衍射元件衍射效率在宽波段迅速下降的问题。但是现在大部分双层衍射元件的设计，主要依据经验选取设计波长，然后基于ZEMAX软件设计优化，很少有对“如何合理选取设计波长”的问题做深入研究，也很少有对“红外材料的不同组合对衍射效率影响”进行计算分析。……