红外系统的热差大小应该如何判定？

本帖最后由 千秋月 于 2020-3-20 11:35 编辑

我设计了一个300mm的红外系统，，波段为3.5um-4.5um，F数为2，一倍焦深为0.032mm。然后在进行无热化设计的时候遇到了问题：在-40℃的情况下，系统的后截距变化量（即焦平面变化量）— 系统最后一个透镜面到CCD面的距离（CCD面的变化量）=0.008mm。理论上来说，这个值相比于0.032已经很小了，系统应该实现了消热差才对。但是从ZEMAX的MTF曲线来看，系统随温度的变化很大，没有实现消热差。请各位大佬不吝赐教，红外系统无热化设计结果理论上到底应该满足什么样的条件才可以实现消热差？

对了，我之前做的80mm口径的系统，焦平面变化减去CCD面变化较小，同时MTF随温度变化也不大，两者比较符合。但是到了300mm就不行了。。。

是不是可以从这方面分析：高低温下（调焦到高低温的焦平面处）的Ray fan图与常温下Ray fan图是不同的，所以我觉得温度变化带来的不仅仅是离焦问题。温度会引起曲率半径、厚度（间距）以及折射率变化，那么高低温下的像差与常温下应该是变化了的，所以即便调焦到焦平面处，也有可能因为像差未校正好而像质不好。但是具体的我也没深入探究过。单纯从解决这个问题来讲，可以多重结构一起优化，保证高低温和常温像质都好，而且也可以通过调整权重侧重于优化常温。

我觉着简单粗暴一点，不用看什么离焦量，就直接把镜筒温度系数输进去，建温度多重组态，看每个组态的mtf和点列图，标准跟常温的标准一样，通过不断换材料实现高低温的mtf和点列图跟常温一样，无热化就成了，中波红外可用材料还是挺多的，一般通过si ge znse zns这几种组合就能实现。（ps：zemax做这种中波有中间实像面的系统有点慢，可以尝试用codev优化快很多。））

目前做的可见光红外共焦的，也会涉及到高低温的问题，我们是通过多层结构，并不添加温度系数，就是根据隔圈个底座的热膨胀系数换算出来，热胀冷缩的距离，pick上去增减量，然后优化mtf这样

隔圈和底座，不同材料热膨胀系数不同的

采用CODE V的thermpik宏，生成低温、常温、高温三重结构，同时优化三重结构即可