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紅外光學系統是指工作于紅外光譜區的光學系統。紅外光學系統包括接收目標自輻射或反射紅外信息的光學系統和發射紅外信息的光學系統。
紅外光學系統按其應用原理大致分為4類：
探測目標方位和距離的紅外光學系統、如紅外測距儀、紅外搜索與跟蹤系統、紅外導引頭等。
探測目標溫差分布的紅外光學系統，如熱像儀。
探測目標輻射通量和反射通量的紅外光學系統，如熱輻射計。
發射紅外輻射的紅外光學系統，如紅外平行光管，CO2激光定向能系統等。
由于紅外光譜的不可見性，前3類紅外光學系統必須與紅外探測器結合，才能得到應用。紅外光學系統廣泛應用于軍事、工農業生產、醫學和空間技術等領域，并將隨著紅外探測器、紅外光學材料、系統設計、微型制冷器和電子技術的發展，得到更加廣泛的應用。
紅外光學系統設計的原則
1，在設計紅外光學系統時，紅外輻射能量是設計者比較關心，也是整個系統關鍵的因素。
2，目前對于減小紅外光能損失的思路主要有兩個方面。
首先，紅外成像系統利用感光面陣接收外界的紅外輻射能量，再通過讀出電路將電路中的模擬信號轉換成數字信號，在信號轉化過程中會有大量能量損失，因此我們需要盡量的簡化系統結構來提高能量的轉化率。
其次，紅外光線在通過整個系統的光學鏡頭時，紅外輻射能量會被晶體材料吸收導致整體紅外光透過率低。目前有效的解決辦法是在鏡面表面鍍一些增透膜，以此來提高紅外光的透過率。
3，為了盡可能的接收到來自目標物的紅外輻射，需要在鏡片尺寸以及加工精度的范圍內適當的擴大光學系統的接收口徑和紅外探測器感光面的尺寸，以此來提高系統的靈敏度。
4，在設計中我們需要著重考慮系統各個部分之間的匹配問題，其中主要是光學系統與探測器之間的匹配以及探測器與讀出電路之間的匹配問題。光學系統與探測器之間要考慮系統空間分辨率、孔徑大小等條件，其中制冷型的探測器還需要分析冷光闌的設計位置，以此達到冷光闌100%的效率。另外制冷型的探測器需要使用制冷機進行降溫于此同時會引入大量的外界噪聲，因此紅外光學系統需要盡可能的提高抑制噪聲的能力，提高系統的信噪比。
5，在設計系統整體結構構造時應該充分合理的利用整個感光面的面積，盡量使光斑在感光面上均勻成像，從各個方面提高系統的利用率。
6，紅外光學成像中熱差是影響系統成像的一個關鍵因素，在設計中須重點考慮。其中當探測器工作溫度發生變化時，透射式結構中的鏡面的晶體材料折射率以及形狀會發生顯著變化，導致系統的較好成像像面發生嚴重漂移。因此須要消除熱差對系統成像的影響，保證系統在指定溫度范圍內正常工作運行。
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