双色红外共光路辐照度测量系统设计.pdf

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1、摘要高性能的红外目标模拟器辐照度测量系统在军用和民用方面都有重要的应用价值，特别是在目标不充满视场的情况下，双色红外共光路测量系统能更精确地测量目标辐照度。针对测量红外目标模拟器的辐照度值所设计的辐照度测量系统，其光学系统特点是改善辐射光束的能量分布，将能量集中到探测器上。本文系统工作波段为3～5Ilm的中波红外和8～12um的长波红外，根据国内外单色红外探测器和双色红外探测器的发展情况和两种探测器的不同特点，本文基于光学设计软件ZEMAX，分别设计了两种满足不同类型探测器的红外光学系统。双色红外探测器对应的光学系统利用三片式结构，设计

2、结果表明其结构简单，传函响应度高，实用性强；单色探测器对应的光学系统利用卡式系统作物镜，并对两个波段利用分光滤光片进行分光，设计结果表明其结构复杂，成像质量满足辐照度测量光学系统的要求。光学设计结果为：3～5pm的中波红外波段和8～12um的长波红外波段在两个系统中同时较好的完成了像差校正，系统畸变都很小，最大不超过0．7％，调制传递函数曲线均接近衍射极限。关键词：红外光学系统设计双色红外共光路辐照度测量ABSTRACTAhj曲performanceirradiancemeasurementsystemforinfraredtarget

3、simulatorhassignificantapplicationvalueinmilitaryuseandciviluse，especiallywhentargetcan。tfillupthefieldofview，thissystemcanmeasuretheirradiancemoreprecisely．Asforinfraredtargetsimulatorirradiancemeasurememsystem，itf．eatllresindevelopingirradiatelightbeamenergydistributio

4、n，andfocustheenergyontothedetector．ThesystemincludesMWIRandLWIRwavebands，accordingtothedifferentdevelopingsituationandfeaturesofthesingle—colorIRFPA(infraredfocalplanearray)anddual-colorIRFPAhomeandabroad，thepaperdesignstwodifferentopticalsystemsfordifferenttypesofIRFPAb

5、asedonopticaldesignsoftwareZEMAX．Theopticalsystemwithdual—colorIRFPAadoptstriple—lensstructure，thedesignresultsshowthattheentirestructureissimple，MTFresponseishigher，andtheutilityisbetter：butforthesingle—colorIRFPAsystem，thepaperadoptsCassegrainsystemasobjectiveofthesyst

6、em，andsplitstwowavebandlightbeamsbyusinglightfilter，theresultshowsthattheentirestructureisrelativelycomplicate，however，itcanbeusedintherequestedopticalsystem．Theresultofthesystemis：simultaneouslyadjuststheaberrationsbothinthewavebandofmiddleinfrared3-59inwavebandandlongi

7、nfrared8—129mwaveband，systemdistortionsarebothsmall，thebiggestdistortioniSabout0．7％；andtheMTFapproachesthediffractionlimit．KeyWords：]efmredOpticalSystemDesignDual--bandInfraredCo-·opticalPathlrradianceMeasurement第一章绪论弟一早瑁T匕1．1课题研究的目的及意义辐照度是计量辐射中基本的参数，为研究各种辐射源提供了重要依据。标准红外

8、目标模拟器使用的辐照度值一般非常小，量级可以达到1010W／cm2，即使目前国内辐照度测量精度已经达到10。11W／cm2，仍然很难用探测器进行直接测量。目前国内外的红外焦平面探测器所能够感知的最小辐照度信