红外光学系统是指对光波中红外波段进行工作的系统，即接收或发射红外光波的光学系统。一般来说，红外光学系统作为光学系统的一个类别，它和其他光学系统相比在光能接收、传递、成象等等光学概念上没有原则上的区别。但是，由于红外光学系统工作波长红外区域又多数同光电探副器作为接收元件，因此有其本身的特点，有别于一般光学系统。
红外光学系统的工作波长范围往往较宽，目前可供选择的红外透射材料品种不多，象差校正，特别是色差校正十分困难，因此红外光学系统在结构上较多地采用非球面反射系统或折射—反射系统。随着红外应用范围的不断扩大，红外热成象等技术的不断发展，受射式物镜已不能满足大现场、大孔径成象质量要求，因此近年来又广泛地用高折射率、低色散的晶体材料作各类折射物镜。红外光学系统是以红外探测器作为接收元件的，为了提高探测灵敏度、增大信噪比，在系统和多采用了包活浸没透镜、场镜与光锥等组成的二次聚光系统(也称探侧器光学系统)以及实行光机扫描用的各类光学扫描器。从设计原理上，大部分红外光学系统是运用几何光学原理进行设计的。
一、红外光学系统的特点
由于红外辐射的持有性能，使红外光学系统具有下列与普通光学系统，特别是目视和照相系统不同的特点。
1) 红外辐射源的辐射波段位于1um以上的不可见区。普通光学玻璃对2.5um以外的光波不透明。而在所有有可能
透红外波段的材料中，只有几种材料有必需的机械性能，并能得到一定的尺寸，这就大大限制了透镜系统在红外光学系统设计中的应用，使反射式和祈反射式光学系统占有比较重要的地位．
2) 几乎所有的红外系统都属于光电子系统，它的接收器不是人眠也不是照相底片，而是各种光电器件。因此，相应光学系统的性能、质量、应以它和探测器匹配的灵敏度、信噪比作为主要评定依据，而不是以光学系统的分辨率为主。这是因为分辨率往往要受到光电器件本身尺寸的限制，因而相应地对光学系统的要求有所降低。
3) 视场小、孔径大。在应用单元探测器时，由于红外探测器的接收面积较小，所以一般红外光学系统的视场不太大，轴外象差通常可以少考虑。又由于反射系统没有色差，在多数情况下，对这样的反射系统只要消球差和满足正弦条件就可以了．同时这类系统对象质要求不太高，而要求具有高的灵敏度，因此，大多数采用大相对孔径，即小F的光学系统。在一般情况下，由于加工等方面的限制，F数取2-3为宜。
4) 随着跟踪成象、热成象等技术的发暖，为了实现对空间目标进行扫描成象的目的，各类扫描器的应用越来越多。这种扫描器可以安置在成象系统之前，此时其尺寸大，功率消耗大，但对光学系统的成象质量影响最小。另外，带这种扫描系统的光学系统要求有校长的后焦距，并对场曲有某些特殊的要求。
5) 常用红外波段的波长约为可见光的5-20倍。这样在系统光孔尺寸较小时，由于衍射极限使热成象系统的分辨率较低，也就是说要得到高的分辨率的热成象系统必须有大的孔径。这使得系统的重量重、成本高。
二、红外光学系统的设计原则
鉴于上述特点，设计红外光学系统时，应遵循下列原则，
1) 光学系统应对所工作的波段有良好的透过性能，即具有高的光学透过效率．
2) 光学系统在尺寸、象质和加工工艺许可的范围内，应使接收口径尽可能大，同时应具有尽可能大的相对孔径，以保证系统有高的灵敏度。
3) 光学系统应对噪声有较强的抑制能力，如用调制盘等作空间滤波器，这就要用探测器光学系统，如场镜、浸没透镜与光锥等来减小探测器尺寸，提高信噪比。
4) 光学系统的形式相组成应有利于充分发挥探测器的效能，如合理利用光敏面面积保证高的光斑均匀性等。
5) 光学系统和组成元件力求简单，以利于减少能量的损失。
6) 反射系统成像良好的视场不大，但为了对大视场进行搜索成象，引入了各种物扫描器；又因接收器件的面积小，但为对具有大视场的光学系统成象，引入了各种象扫描器。
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