基于谐衍射理论的0.40～2.50μm宽波段光学系统设计

作者：王振东; 刘欢; 陈阳; 潘永强; 谢万鹏; 韩军^*

来源：激光与光电子学进展, 2022, 59(19): 320-326.

• 光学设计
• 谐衍射光学元件
• 双层衍射
• 宽波段

基于谐衍射光学元件的负色散和消热差特性，设计了一种工作波段为0.40～2.50μm的宽波段光学成像系统。建立了双层衍射光学元件带宽积分平均衍射效率的数学模型。运用Matlab软件确定衍射元件的最佳设计波长。采用BaF2、AL2O3、AL2O3-E、普通光学玻璃(KZFSN5、SF57)设计了折衍混合5片式光学结构，并通过合理分配光焦度实现了宽波段共光路共焦面集成。实验结果表明，该系统的有效焦距为100 mm，视场角为9.4°，F数为2.8，在-40～60℃范围内可实现无热化。在奈奎斯特频率50 lp/mm处，0.40～0.78μm波段的调制传递函数(MTF)均大于0.6,0.78～2.50μm波段的MTF均大于0.5。相比基于折射透镜的传统宽波段光学系统，该系统具有结构简单、尺寸小且成像质量接近衍射极限的优点。

• 单位
  西安工业大学