大視場雙波諧衍射紅外光學系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及大視場雙波諧衍射紅外光學系統(tǒng)，該光學系統(tǒng)包括沿光入射方向依次同軸設(shè)置的第一、二、三透鏡、孔徑光闌、第四、五、六透鏡和探測器焦平面，六個透鏡的光焦度依次為正負正負正負，第一透鏡為雙凹透鏡，第二透鏡為雙凸透鏡，第一、四透鏡的前表面和第三透鏡的后表面為非球面，第五透鏡的后表面采用諧衍射面；本發(fā)明可對大視場短波、中波范圍內(nèi)的寬光譜同時成像；采用諧衍射設(shè)計技術(shù)，在紅外系統(tǒng)的兩個波段內(nèi)同時滿足了系統(tǒng)的成像和校正像差要求，具有良好的消像差特性；系統(tǒng)僅采用六片透鏡，全長小于50mm，結(jié)構(gòu)簡單，輕巧；在雙波段范圍內(nèi)的傳遞函數(shù)均接近衍射極限，成像質(zhì)量良好。
【專利說明】大視場雙波諧衍射紅外光學系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光學【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種大視場短/中波諧衍射紅外光學系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 紅外輻射主要有近紅外（0. 75-2. 5 μ m)、中紅外（3-5 μ m)和遠紅外（8-14 μ m)三 個大氣窗口，傳統(tǒng)的單波段成像技術(shù)從單元到線陣及焦平面的發(fā)展已相當完善，但在獲取 信息方面由于局限于單一波段，仍有很大不足。
[0003] 目前對雙波段紅外成像主要采用諧衍射透鏡技術(shù)。由于光學材料的約束以及成像 器件的技術(shù)限制，使得目前紅外雙波段成像主要集中在中長波。而由于短波紅外的特殊的 光譜特性，其重要性近年來越來越突出，為此本發(fā)明針對中短波紅外的光譜特點，通過合理 選擇光學構(gòu)型及材料，成功設(shè)計出大視場中短波雙波段光學系統(tǒng)，成像質(zhì)量良好。
[0004] 諧衍射透鏡也稱為多級衍射透鏡，其特點是相鄰環(huán)帶間的光程差是設(shè)計波長λ ^ 的整數(shù)Ρ (Ρ彡2)倍，在空氣中透鏡最大厚度為ρ λ (V(n-l)，是普通衍射透鏡的Ρ倍。諧衍 射透鏡各衍射級次的衍射效率可表示為：
[0005]
【權(quán)利要求】
1. 大視場雙波諧衍射紅外光學系統(tǒng)，其特征在于：該光學系統(tǒng)包括沿光入射方向依次 同軸設(shè)置的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、孔徑光闌、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡和探 測器焦平面，所述六個透鏡的光焦度依次為正、負、正、負、正、負，第一透鏡為雙凹透鏡，第 二透鏡為雙凸透鏡，第一透鏡的前表面、第三透鏡的后表面及第四透鏡的前表面為非球面， 第五透鏡的后表面采用諧衍射面，其它透鏡表面均為球面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大視場雙波諧衍射紅外光學系統(tǒng)，其特征在于：各透鏡的光 焦度分配滿足總光焦度；即
(1) 其中叭為第i個透鏡的光焦度，h為近軸光線在透鏡上的入射高度，P為系統(tǒng)的總光 焦度； 總色差系數(shù)滿足：
(2) 其中A為第i個透鏡的色差系數(shù)，k為光學系統(tǒng)透鏡面數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大視場雙波諧衍射紅外光學系統(tǒng)，其特征在于：所述第一透 鏡的材料為硒化鋅，第二透鏡的材料為硫化鋅，第三透鏡的材料為氟化鈣，第四透鏡的材料 為氟化鈣，第五透鏡的材料為硒化鋅，第六透鏡的材料為硫化鋅。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大視場雙波諧衍射紅外光學系統(tǒng)，其特征在于：所述第一透 鏡與第二透鏡間隔1mm、第二透鏡與第三透鏡間隔1. 7mm、第三透鏡與光闌間隔2. 4mm、光闌 與第四透鏡間隔1mm、第四透鏡與第五透鏡間隔1. 4mm、第五透鏡與第六透鏡間隔7. 2mm、第 六透鏡與像面間隔7. 2_。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的大視場雙波諧衍射紅外光學系統(tǒng)，其特征在 于：所述諧衍射透鏡的中心波長λ。=4. 2 μ m，相位匹配因子P=2,取m=2, m=4時對應(yīng)波長 λ =4. 2 μ m, λ =2. 1 μ m為系統(tǒng)的諧振波長。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的大視場雙波諧衍射紅外光學系統(tǒng)，其特征在于，紅外光學系 統(tǒng)工作波段為：短波1. 5?2. 7 μ m、中波3. 7?4. 8 μ m為工作波段。
【文檔編號】G02B13/18GK104297898SQ201310625939
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】劉環(huán)宇, 潘曉東, 常勇 申請人:中國航空工業(yè)集團公司洛陽電光設(shè)備研究所