Details

Предмет исследования. Модель ламинируемого композитного градиентного материала и сверхсветосильный тепловизионный объектив с радиально-градиентной линзой из такого материала. Цель работы. Представить этапы моделирования композитного материала для радиально-градиентной линзы и продемонстрировать потенциальные возможности тепловизионного триплета с такой линзой, рассчитанного на работу с неохлаждаемым приемником инфракрасного излучения. Метод исследования. Теоретический анализ, компьютерное моделирование и оптимизация с использованием программы оптического проектирования ZEMAX. Основные результаты. Продемонстрированы этапы моделирования на основе ряда новых бескислородных стекол композитного материала для градиентной линзы с радиальным распределением показателя преломления, значения оптических постоянных которой являются результатом расчета и оптимизации конструктивных параметров проектируемого объектива. Представлены результаты расчета трехлинзового инфракрасного объектива с задним фокусным расстоянием 40 мм, угловым полем 19,5 градусов и диафрагменным числом 0,84, который в рабочем спектральном диапазоне 3-5 мкм формирует изображение с контрастом 0,6 на пространственной частоте 30 мм{-1}. Модуль дисторсии не превышает 1,5%. Одна из трех линз этого объектива выполнена из композитного оптического материала с радиальным распределением градиента показателя преломления. Полученные значения оптических характеристик позволяют эффективно использовать данный объектив с микроболометрами, имеющими диагональ матрицы не более 14 мм при шаге не менее 6 мкм. Практическая значимость. Результаты настоящего исследования открывают возможность создания на основе уже разработанной специальной серии бескислородных стекол радиально-градиентных линз с такими распределениями показателя преломления, которые позволяют использовать их для достижения высоких оптических характеристик у простых по конструкции инфракрасных объективов.

Subject of the study. A model of laminated composite gradient-index material and an ultra-high-aperture infrared objective with a radial gradient lens made of such material. Purpose of the study. To present modeling stages of the composite material for a radial gradient-index lens and demonstrate the potential of an infrared imaging triplet with such a lens, designed to work with a cooled infrared radiation receiver. The research method. Theoretical analysis, computer modeling and optimization using the ZEMAX optical design program. The main results. The stages of modeling a composite material for a gradient-index lens with radial refractive index distribution are demonstrated. The lens material is assembled from a number of new chalcogenide glasses. The optical characteristics of the lens should correspond to the results of calculation and optimization of the design parameters of the projected objective. The results of calculating a three-lenses infrared objective with a rear focal length 40 mm, an angular field of view of 19.5 degrees and an aperture number of 0.84, which in the operating spectral range 3-5 mum forms an image with a contrast of 0.6 at a spatial frequency of 30 mm{-1}, are presented. The distortion modulus does not exceed 1.5%. One of the three infrared objective lenses is made of a composite optical material with radial refractive index distribution. The obtained values of optical performance make it possible to effectively use this objective with microbolometers having a matrix diagonal of no more than 14 mm with a step of at least 6 microns. Practical significance. The results of this study open up the possibility of creating, on the basis of the already developed special series of chalcogenide glasses, radial gradient lenses with such refractive index distributions that allow them to be used to achieve high optical performance in simple infrared objective.