Зачем нужна атермальная конструкция инфракрасной оптической системы?

Изменение температуры приведет к изменению всех параметров инфракрасной системы, что повлияет на положение ее плоскости изображения и качество изображения. Поэтому необходима атермальная конструкция. Обычно температура влияет на инфракрасную систему тремя способами:

1. Показатели преломления инфракрасных оптических компонентов изменяются при изменении температуры.

В обычных условиях показатели преломления инфракрасных оптических компонентов изменяются при изменении температуры, что приводит к изменению фокусного расстояния линзы или оптической системы. Температурные коэффициенты инфракрасных оптических материалов намного больше, чем у обычного оптического стекла. Например, значение температурного коэффициента стекла К9 составляет всего 2,8х10-6С-1, а у монокристалла германия dn/dt (обычно используемого материала для изготовления инфракрасных линз) — 396х10-6С-1, что примерно в 141 раз больше. чем прежний. Таким образом, влияние температуры на показатель преломления в инфракрасной системе вполне очевидно.

2. Радиус кривизны и толщина центра инфракрасных оптических компонентов изменяются при изменении температуры.

Это изменение вызвано тем, что материал компонентов расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении, что связано с коэффициентом линейного теплового расширения оптического материала (a0). При изменении температуры его радиус кривизны и толщина центра превратятся в:

D' =D+dD=D+D* a0*dT

R' =R+dR=R+R* a0*dT

Примечание: R и R' — соответственно радиус кривизны до и после изменения температуры; D и D' — соответственно толщина его центра до и после изменения температуры. dT относится к изменению температуры.

3. Термический эффект материала линзы.

При изменении температуры размеры материала сборки изменятся, что приведет к изменению воздушного зазора между оптическими компонентами. В конечном итоге это повлияет на качество изображения. Это изменение связано с коэффициентом линейного расширения материала сборки.

Среди трех вышеуказанных основных факторов наибольшее влияние на положение плоскости изображения и качество изображения оказывает изменение показателя преломления оптического материала; на втором месте по величине находится влияние радиуса кривизны, наименьшее влияние имеют изменения толщины оптических компонентов и пространства между ними.