基于硫系玻璃的連續(xù)變焦長波紅外成像系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著光學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)和光學(xué)工藝技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)精密儀器的設(shè)計(jì)與制造也得到了飛速發(fā)展。連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)作為光學(xué)設(shè)計(jì)的分支，其連續(xù)觀察遠(yuǎn)方物體成像的特點(diǎn)具有更加明顯的優(yōu)勢(shì)。近年來，隨著大變倍、大孔徑和新材料的研究取得成果，連續(xù)變焦必將在光學(xué)設(shè)計(jì)領(lǐng)域取得更大的飛越。長波紅外熱成像在軍事、工業(yè)、醫(yī)療、科研、安防等方面已經(jīng)有了越來越多的應(yīng)用。非制冷探測(cè)器技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的飛速發(fā)展也加速了熱成像技術(shù)的應(yīng)用和傳播。傳統(tǒng)常規(guī)的紅外材料主要集中單晶硅、單晶

2、鍺、硒化鋅、硫化鋅、氟化鈣等，常規(guī)材料需采用費(fèi)時(shí)且昂貴的單點(diǎn)金剛石技術(shù)加工設(shè)計(jì)所需要的球面、非球面或衍射面。這些加工方法和技術(shù)也固化了在紅外成像方面系統(tǒng)性能的提高，無法真正帶來熱成像系統(tǒng)質(zhì)的飛越。近年來，硫系玻璃成為了紅外成像領(lǐng)域研究的熱門方向。國內(nèi)幾家科研單位正全面致力于研究硫系玻璃的性能和特質(zhì)，其在光纖、波導(dǎo)、超連續(xù)譜、非線性和熱成像領(lǐng)域有了一定的突破。
　　本文旨在研究硫系玻璃在熱成像領(lǐng)域的光學(xué)設(shè)計(jì)方法和技巧，尋究設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、

3、價(jià)格便宜且性能良好的熱成像系統(tǒng)。在成像基礎(chǔ)上，研究硫系玻璃在無熱化設(shè)計(jì)、機(jī)械化表征模壓、色差性能和材料結(jié)合的連續(xù)變焦長波紅外成像系統(tǒng)。經(jīng)過一系列的設(shè)計(jì)、表征和分析，設(shè)計(jì)光學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證和理論證明。在設(shè)計(jì)方面，通過設(shè)計(jì)雙波段系統(tǒng)和連續(xù)變焦擴(kuò)束鏡來研究硫系玻璃波長表現(xiàn)、材料性能；通過設(shè)計(jì)車載熱成像鏡頭來驗(yàn)證自適應(yīng)無熱化紅外系統(tǒng)的正確性；實(shí)驗(yàn)部分，基于硫系玻璃的大范圍的應(yīng)用和市場(chǎng)化，設(shè)計(jì)檢測(cè)硫系玻璃內(nèi)部缺陷、非均勻性的大口徑鏡頭裝置，此裝置能

4、夠很好地表征拋光、大口徑硫系玻璃內(nèi)部裂紋、氣孔、雜質(zhì)等缺陷。長波變焦最終設(shè)計(jì)，根據(jù)變焦原理、無熱化設(shè)計(jì)理論，采用實(shí)驗(yàn)室自制、自選性能優(yōu)良的硫系玻璃，設(shè)計(jì)仿真了基于硫系玻璃的長波紅外連續(xù)變焦系統(tǒng)。本論文研究主要分為：
　　第一章主要介紹長波紅外連續(xù)變焦的背景和意義，其在國際、國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r，概括性的介紹變焦設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，以及近年來硫系玻璃在變焦領(lǐng)域取得的進(jìn)展和歷史背景；第二章主要介紹硫系玻璃的性能進(jìn)行特性；第三章主要介紹紅外成像系