1、 近年來，隨著科學技術的不斷進步，特別是空間技術的近年來，隨著科學技術的不斷進步，特別是空間技術的迅猛發展，紅外光學系統越來越廣泛的應用。與普通光學材迅猛發展，紅外光學系統越來越廣泛的應用。與普通光學材料相比，大部分光學材料具有很高的熱膨脹系數，隨著工作料相比，大部分光學材料具有很高的熱膨脹系數，隨著工作溫度在一定范圍內不斷變化，紅外光學元件的溫度在一定范圍內不斷變化，紅外光學元件的及所在及所在將發生變化，元件的將發生變化，元件的、也將發生變化，加上儀器殼體的熱脹冷縮，將使得系統也將發生變化，加上儀器殼體的熱脹冷縮，將使得系統產生產生及其他及其他，最終導致整個系統的成像質量變差，最終導致整個系

2、統的成像質量變差，整體性能急劇降低。整體性能急劇降低。 光學系統的無熱化設計是通過一定的補償技術（機械被動式、電子主動式、光學被動式）使得光學系統在一定較大的溫度變化范圍內仍然保持穩定的像面位置和像質。機械被動式電子主動式光學被動式 一般情況下光學材料的折射率隨溫度的變化而變化，這就使得透鏡或光學系統的焦距發生變化。紅外光學材料的溫度系數要比普通光學玻璃大得多，例如，鍺單晶dn/dt的典型數值為396x10-6-1，而K9玻璃的溫度系數數值則只有2.8x10-6-1。因此，在紅外系統中溫度對折射率的影響尤為明顯。光學元件的折射率隨溫度的變化而變化光學元件曲率半徑、中心厚度隨溫度變化鏡筒材料的熱

3、效應 這是由元件材料的熱脹冷縮引起的，與光學材料的有關。當溫度變化后，光學元件的曲率半徑后中心厚度變為： 式中：R、D和D、R分別為溫度變化前后的曲率半徑和中心厚度，dT是溫度變化量。 當溫度變化時，裝配材料的尺寸大小也將隨之變化，這將引起光學元件的空氣間隔的變化，進而影響成像質量。這與裝配材料的線性膨脹系數有關 當溫度變化后，鏡筒材料的長度變化為： 式中：L和L分別為溫度變化前后的鏡筒長度，dT是溫度變化量。圖1 圖1為機械被動消熱原理。機械被動式是利用對溫度敏感的機械材料或者記憶合金，使一個或一組透鏡產生軸向位移，從而補償由溫度變化引起的像面位移。這種方法需要計算不同溫度下最佳像面的位置，

4、根據最佳像面的位移，通過金屬的不同伸縮量補償最佳像面的位移。 這種方法，即使能夠補償最佳像面的移動位置，也很難維持原理的成像質量。這種方法額外的增加的機械補償部件，使得系統，。 電子主動式是利用溫度傳感器探測出溫度的變化量，然后計算出溫度變化引起的像面位移，借助電機驅動透鏡產生軸向位移，以達到補償效果。這種方法采用大量溫度傳感器，因此能處理系統溫度的，能準確求解溫度與像面位移的關系。 這種方法同樣不能維持原有的像差平衡，況且這種方式需要電源、電子線路、驅動電機等電子設備，導致系統的可靠性下降，況且電子設備和驅動部件占用一定空間，所以 光學被動式無熱化設計利用光學材料熱特性之間的差異，通過不同特

5、性材料之間的合理組合以消除溫度的影響，從而獲得無熱效果。 人們對光學被動式無熱化設計較多，設計方法也較多，透鏡面形有球面和非球面。隨著衍射光學的不斷成熟，衍射光學技術也被用于無熱化設計。 光學被動式無熱化系統在溫度變化時，光學元件產生的離焦與機械機構產生的離焦相互補償，使整個系統的熱離焦量在允許的范圍內。a.潮解級別2級，潮解級別2級的光學材料，CaO含量 高，化學性質不穩定，不能予以考慮；b.正負透鏡阿貝數相差大。根據像差理論，對色差的校 正應采取不同色散值的玻璃組合形式，所采用光學材 料阿貝數像差懸殊，則優化過程中的色差比較容易校 正c.應用玻璃消熱圖進行選擇，對三片以下透鏡組進行選 擇時，可以應用玻璃消熱圖，獲得盡可能大的材料三角 形，實現透鏡光焦度最小。 目前國內適用于熱成像的紅外光學材料只有4種- 是由以近似比例生產出來的玻璃質材質。經實驗和資料表明：1、單透鏡和雙分離結構肯定不能消除紅外熱效應；2、三