红外光学系统无热化镜头设计

近年来，随着科学技术的迅猛发展，特别是红外探测器技术及加工工艺的日益完善，红外系统越来越多地应用于各个领域，特别是在军事领域。红外寻的制导已经成为世界各国军事应用中重点研究和发展的精确制导项目之一，同时，随着使用环境越来越复杂，因此对红外系统性能的要求也越来越高。红外光学系统是整个红外系统中一个非常重要的组成部分，它能直接影响到整个系统的性能，而热效应又是影响红外光学系统性能的重要因素，因此对于无热效应红外光学系统的设计方法进行研究是非常有必要的。

通常设计一个光学系统只考虑常温条件，这样设计出的光学系统在一般条件下使用是可行的，但是，如果在非常温条件下使用时，其光学性能将会变差。造成这种现象的主要原因是随着环境温度的变化，光学系统中光学元件和支撑该光学元件的机械部件物理性能发生了变化，即存在温度折射率系数和线膨胀系数，从而造成光学系统性能下降。

无热化设计是利用不同手段消除环境温度变化对光学系统性能的影响。20 世纪30年代，泊里(J .W. Perry）等研究人员阐述了温度变化对光学系统的影响 ，并提出了无热设（thermalisation）的概念，后经加米森 (Jamieson）、罗格斯（Rogers）和卡纳伽娃（Kanagawa）等人的继续研究，特别对于红外系统提出几种无热化设计的技术：机械式无热技术、光学被动式无热技术和机电式无热技术。近20年来，人们又提出了折衍射消热差技术，这种技术是利用光学系统的折衍射效应实现消热差，它将光的波动理论应用于光学系统的无热化设计中。

南京波长光电科技股份有限公司是一家集激光光学产品、红外光学产品、光电检测系统及光机电软方案的研发、生产、销售为一体的高新技术企业。近年来，公司的红外光学系列产品由于性能卓越获得欧美客户的青睐，取得较大增长，2015年达到60%的增长。公司红外产品主要有红外光学镜头（标准系列、超广角、超大焦距）、红外光电产品配套设计、系统集成（热成像、医学检测）、红外光学材料（ZnSe、Si、硫系玻璃）等。

为迎合市场需求，公司加大对红外产品的研发和投入，采用无热化镜头设计等技术，成功开发出红外鱼眼镜头、连续变焦镜头、短波红外镜头等新产品，主要运用于安全防卫、智能监控等领域。无热化镜头，超轻的结构设计以及各种接头如C mount, F Mount等使得镜头可以使用在很多主流的探测器以及红外热像仪上，相关核心技术已申请专利保护；为保证产品质量和精密度，公司还新增了超精密单点金刚机床和德制CNC智能数控光学设备一套，在高端制造上又迈进一步。