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从需求到出图：红外光学系统设计

📚 共计 30 章节

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红外光学系统概述

红外辐射基础、大气窗口、红外光学系统的应用领域与分类。

红外光学材料

常用红外材料（锗、硅、硫化锌、硒化锌）特性、材料选择原则与成本考量。

光学设计基础回顾

几何光学原理、像差理论（球差、彗差、像散、场曲、畸变、色差）。

红外光学系统参数与指标

焦距、F数、视场角、工作波段、透过率、MTF、冷光阑效率。

红外探测器与耦合

探测器类型（制冷/非制冷）、像元尺寸、阵列规模、冷光阑匹配。

探测器耦合

光学系统初始结构计算

基于像方参数求解物方参数、光焦度分配、初级像差求解。

计算初始结构

Zemax/OpticStudio软件入门

界面介绍、系统参数设置、波长与材料库调用。

单透镜设计

单透镜参数设置、像质评价（点列图、Ray Fan）、优化变量与评价函数。

单透镜优化

双胶合透镜设计

双胶合消色差原理、材料配对、优化与像差校正。

双胶合消色差

三片式物镜设计

三片式结构选型、光焦度分配、全局优化策略。

三片式优化

非球面在红外系统中的应用

非球面方程、非球面优势、加工与检测限制。

非球面工艺

折反式红外光学系统

卡塞格林系统、RC系统、折反混合设计。

红外热像仪物镜设计实例（一）

需求分析（焦距50mm，F/1.0，8-12μm）。

红外热像仪物镜设计实例（二）

初始结构搭建与优化。

红外热像仪物镜设计实例（三）

像质优化与公差分析。

无热化设计（一）

温度对红外系统的影响、无热化原理（机械被动、电子主动、光学被动）。

无热化原理

无热化设计（二）

光学被动无热化设计实例（材料匹配与光焦度分配）。

无热化实例

冷光阑匹配设计

100%冷光阑效率设计、中间像面与出瞳匹配。

冷光阑匹配

扫描型红外光学系统

摆镜扫描、旋转扫描、像方扫描与物方扫描。

红外双视场/多视场系统

变焦原理、切换机构、光学设计要点。

多视场变焦

红外连续变焦系统

变焦方程、凸轮曲线、补偿组设计。

连续变焦凸轮

衍射光学元件（DOE）在红外系统中的应用

衍射效率、谐衍射、混合设计。

红外光学系统公差分析

公差类型（半径、厚度、偏心、倾斜）、灵敏度分析、蒙特卡洛模拟。

红外系统杂散光分析

冷反射（Narcissus）效应、鬼像分析、遮光罩设计。

杂散光抑制

红外光学系统MTF测试与评价

MTF测试原理、干涉仪与靶标测试、实测与仿真对比。

红外窗口与整流罩设计

气动加热影响、材料选择、增透膜系设计。

窗口整流罩

红外光学薄膜基础

增透膜、分光膜、滤光片、膜系设计软件简介。

红外系统结构设计配合

光机结构设计要点、装调公差分配、光轴一致性。

设计案例：制冷型中波红外（MWIR）连续变焦系统设计（30-300mm）

制冷型中波红外连续变焦系统完整设计流程，30-300mm。

设计案例：非制冷长波红外（LWIR）大视场定焦系统设计（19mm，F/1.0）

非制冷长波红外大视场定焦系统设计，19mm，F/1.0。