长波红外显微成像光学系统的设计与仿真

针对像元尺寸为50μm×50μm的长波红外32×32元制冷型凝视焦平面阵列探测器的需要,设计了一种工作波长位于15～35 μm的透射式长波红外显微成像光学系统.该系统采用一次性成像方式,且主要由系列透镜构成,其中冷光阑置于光路的出瞳位置.通过对称双胶合透镜组合来校正像差,在一20～40℃温度范围采用光学被动补偿技术实现消热像差.仿真结果表明,当所设计的光学系统的中心波长、焦距、数值孔径、有效放大倍率和空间分辨率分别为27μm,14 mm,0.25,10和0.1 mm时,在10 lp· mm-1特征频率处调制传递函数(MTF)值达到0.369,系统包围圆能量集中度超过80％,能够得到清晰可辨的物像,满足对冷光学系统短结构、高分辨率的应用需求.