紅外光學係統是指接收或發射紅外光波的光學係統。作為(wei) 光學係統的一個(ge) 類別，紅外光學係統在光能的傳(chuan) 遞、成像和接收等光學概念上並沒有本質的區別。但由於(yu) 工作在紅外波段，一般以光電探測器件作為(wei) 光能的接收元件，因此與(yu) 一般光學係統相比，也有其自身的一些特點。對紅外光學係統可以有不同的分類方式：按其工作原理來分，可分為(wei) 主動式和被動式兩(liang) 類，前者以自帶的紅外光源照明目標，係統接收目標反射的紅外光，後者則直接探測目標的紅外輻射。按其工作方式來分，可分為(wei) 掃描係統和凝視係統。上次我們(men) 簡要介紹了下紅外光學係統，這次我們(men) 來介紹下紅外光學係統的工作方式以及與(yu) 普通光學係統相比所具有的特點。
紅外光學係統（二）
紅外光學係統是指接收或發射紅外光波的光學係統。作為(wei) 光學係統的一個(ge) 類別，紅外光學係統在光能的傳(chuan) 遞、成像和接收等光學概念上並沒有本質的區別。但由於(yu) 工作在紅外波段，一般以光電探測器件作為(wei) 光能的接收元件，因此與(yu) 一般光學係統相比，也有其自身的一些特點。上次我們(men) 簡要介紹了下紅外光學係統，這次我們(men) 來介紹下紅外光學係統的工作方式以及與(yu) 普通光學係統相比所具有的特點。
紅外光學係統的工作方式與(yu) 探測器的發展緊密相關(guan) 。早期紅外探測係統通常采用光機掃描的方法，使小型探測器相對於(yu) 目標順序掃描整個(ge) 視場。這種工作方式又分為(wei) 串行掃描與(yu) 並行掃描(推帚式掃描)兩(liang) 種，如下圖所示。前者是由小型探測器首先掃描視場上方的一個(ge) 窄條帶，從(cong) 左掃至右，然後下移至第二排窄條帶，重複掃描過程，直至記錄目標的整個(ge) 幅麵。事實上應當是探測器靜止不動，而是被探測的圖像掃過探測器。因此串行掃描要求有正交方向的兩(liang) 個(ge) 運動，這就要求係統中有兩(liang) 個(ge) 獨立掃描的反射鏡。也可以用一塊具有複合運動功能的反射鏡。推帚式掃描是一種並行掃描方式，它以一維探測器陣列按“推式掃骨”方式掃描物空間。相對於(yu) 串行掃描方式，並行掃描探測器要複雜一些，像元數量比較多，但相應的機械結構要簡化得多。
如果係統在所要求覆蓋的空間範圍內(nei) ，對目標成像於(yu) 充滿光學係統焦平麵的紅外探測器，則稱為(wei) 凝視紅外成像係統。顯然，這種係統取消了光機掃描機構，減小了體(ti) 積和重量，使結構更加緊湊，而且探測器單元有較長的積分時間，因而有更高的靈敏度。凝視紅外成像係統的国产成人在线观看免费网站是紅外成像技術發展到高級階段的一種標誌。
紅外焦平麵陣列探測器是利用半導體(ti) 材料製成的光伏元件或光導元件。光導元件是利用半導體(ti) 的光電導隨光照的變化，把光照強度轉化為(wei) 電流信號。光優(you) 元件是一種結型光電器件，它利用光生伏特效應把光照強度轉化為(wei) 電壓信號。金屬一半導體(ti) 形成的肖特基勢壘層也能產(chan) 生光伏效應。
紅外光學係統與(yu) 普通光學係統相比，具有以下不同的特點：
首先，紅外輻射波段位於(yu) 不可見區，而普通光學玻璃對2.5u 以上的光波不透明，因此在材料的選擇上自由度很小。在設計時除了要選擇透紅外波段的材料，還必須考慮材料的機械能、應滿足的尺寸等，這就使透鏡係統在紅外光學係統中的国产成人在线观看免费网站受到一定的限製，而反射式和折反射式光學係統占有較大的比例。同時，光學係統的結構應盡量簡單，以減少能量的損失。
其次，紅外光學係統的接收器不是人眼或膠片，而是光電探測器。因此，光學係統的性能以它和探測器匹配的靈敏度、信噪比為(wei) 主要評價(jia) 依據，而不是單純考慮光學係統的分辦率。
第三，由於(yu) 紅外輻射波長較長,相應的衍射極限較低。早期的紅外探測器分辨率低，對光學係統的像質要求也相應較低。但隨著紅外探測器分辨率的提高，對光學係統的要求也越來越高，而要得到較高的分辨率必須要有大的相對孔徑。對於(yu) 光機掃描結構，光學係統的視場較小，屬於(yu) 大孔徑小視場係統，但要考慮對像麵彎曲或畸變的特殊要求。對於(yu) 凝視成像係統，由於(yu) 探測器像元數比掃描型要多得多，相應的光學係統視場也必須與(yu) 此匹配,並且要充分發揮探測器的效能。
第四,由於(yu) 中波紅外和長波紅外是絕大多數熱能存在的區域，所以紅外光學係統的熱效應也是一個(ge) 需要考慮的問題。由於(yu) 紅外探測器敏感於(yu) 熱能，任何能夠到達探測器的熱輻射都會(hui) 降低係統的靈敏度，甚至造成圖像異常。某些紅外探測器必須在深冷的條件下工作，需要封裝在杜瓦瓶中，這時需要考慮光學係統的孔徑光闌與(yu) 杜瓦瓶冷闌的匹配問題。同時,光學元件的折射率會(hui) 隨溫度變化，並且光學、機械元件都會(hui) 由於(yu) 熱膨脹而產(chan) 生變形，由此而導致的像差稱為(wei) 熱差。因此在設計時需要對此進行分析，必要時還需要采用消熱差的設計方法。
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《幾何光學 像差 光學設計》（第三版）——李曉彤 岑兆豐(feng)
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