红外双波段折衍混合光学-数字联合系统设计

发布时间：2022-01-27 07:50

　　传统单层衍射元件的衍射效率在入射波长偏离中心波长时急剧下降,因此在宽波段红外系统中应用时会导致成像模糊。通过分析视场对含衍射元件系统点扩散函数（PSF）模型的影响,提出了减小视场影响的光学-数字联合设计方法;该方法通过将优化的权重赋予不同的衍射级次,使系统的PSF不随视场变化,同时将单层衍射元件中心波长设计在中波,在长波波段利用所构建的PSF模型通过图像重建达到双波段成像的目的。采用该方法设计了红外双波段折衍混合系统,在中波波段,该系统在17 lp/mm处的MTF为0.7;长波重建图像在主观上明显清晰,多个图像质量评价函数均有所提高。结果表明,该设计方法可以实现单层衍射元件在红外双波段上的应用。 

【文章来源】：光学学报. 2020,40(14)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

模型分析原理图

从图2(a)中可以看出,当中心波长设在长波时,一级衍射效率在中波波段几乎降为0。由于像面是基于一级衍射设计的,所以图像难以重建。从图2(b)中可以看出,当中心波长在中波时,一级衍射效率在长波波段仍能保持一定的数值。这说明,在这种情况下,图像具有一定的对比度,可以进行图像的重建。所以提出了该类系统衍射元件的设计方法:将衍射元件中心波长设置在中波波段,中心波长的选择是使中波波段的带宽积分衍射效率达到最大。即:保证在中波波段通过衍射元件本身就可以直接在探测器上成清晰像,同时在长波波段的一级衍射效率仍能保持一定的值,以用于后续的图像重建。3 设计实例

采用本文提出的优化方法对0级次衍射成像进行相应的权重优化,相对权重为0.8。优化后的光学系统为五片式结构(一片锗,一片硫化锌,三片硒化锌),光阑位于光学系统后端,最后一面为衍射面,其余均为球面,如图5所示。图4 传统设计方法得到的弥散斑

【参考文献】：
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本文编号：3612081