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 红外窗口材料  [materials of infrared window]

  在红外系统中,许多元器件都需要装红外透射窗。在所响应的光谱范围内,窗口材料必须具有较高的透射率,并具备化学稳定性高、便于封接等特点。例如,

        1~3微米  常用的窗口材料有锗、硅和石英等;

   3~5微米  常用的窗口材料有白宝石、硅、氟化镁和氟化钙等;

   8~14微米  常用的窗口材料有锗、硅和硫化锌等。

 红外光学玻璃  [optical glass for infrared use]

  可透射红外光的玻璃材料叫红外光学玻璃,它是无定形结构。红外光学玻璃比晶体材料的光学均匀性好,可用以制作大尺寸的光学零件,且不易解离,所以机械冲击强度较高,表面硬度也较大。另外,大多数玻璃在大气中的性能是稳定的。其制备及退火比晶体更简单。

  但玻璃材料一般只透近、中红外,常用的红外光学玻璃有石英玻璃、K-8玻璃和N344玻璃等。

 红外光学晶体  [crystal for infrared use]

  红外光学晶体是指能透射一定波长红外光的晶体材料。目前,晶体材料还是一种主要的红外光学材料。其主要优点是可以选择透过任何红外光谱波段的晶体,而玻璃只透过近、中红外波段。此外,晶体中折射率和色散的变化比其它材料强得多,晶体的熔点高,热稳定性好。

  红外光学晶体材料可分为介电体材料和半导体材料,其光学性能有显著差别。

  常见的红外光学晶体材料有石英(SiO2) 、萤石(CaF2) 、氟镁石(MgF2) 、锗和硅等。

 光学膜层  [infrared optical coating]

  具有一定光学特性的涂层叫光学膜层,常用的光学膜层材料有金属和介质两种。蒸镀金属膜和多层介质膜可以用来制做全反射镜。

  除全反射镜外,增透膜在激光、红外技术中已被广泛采用,它的作用是降低反射损失。其它的光学膜层还有分光膜、短波通滤光片、长拨通滤光片和带通滤光片等。

  光学膜层一般都是在真空条件下制备的,常用的材料在可见光区的有:硫化锌、硒化锌、二氧化铈、二氧化钛、一氧化硅、二氧化硅等。红外波段则常用锗、硅、碲、碲化铅和硫化锌等。为了获得高质量的光学膜,必须注意这样几点:(1)膜层材料的选择;(2)基体的质量和清洗;(3)蒸涂参数的选择。

 保护膜层  [protective coating]

  大多数金属膜的化学稳定性较差,表面的机械性能也不大好,在大气中使用时性能会逐渐降低,并且易产生划痕。因此,一般须在金属膜表面蒸镀一层化学和机械性能良好的膜,以防止内部膜层性能变差,这就是所谓的保护膜层。

 增透膜层  [antireflective coating]

  增透膜层是为了减小玻璃或其它透明物质表面的反射从而提高透过率所涂的膜。这种增透膜层在复杂的光学系统中特别有用,一般可用于可见光和红外光波段。

 反射膜层  [reflective coating]

  将入射光大部分反射回去的膜层叫反射膜层。随着光学技术的发展,人们对反射膜层的要求越来越高,即要求反射膜层牢固,反射率高,吸收小,化学性能稳定。

 多层介质膜  [multilayer dielectric coating]

  光学镀膜中,采用两种或两种以上折射率不同的介质组成多层薄膜,只要组合适当,即膜系设计是正确的,制造误差也不大,就能得到需要的光谱性能。  

 红外滤光片  [infrared filter]

  滤光片是一种光学滤波元件。应用在红外光谱区的滤光片称为红外滤光片。红外滤光片可以改变入射到红外接收元件上的红外辐射通量及光谱成分,因此可以达到两个目的:(1)消除或减少散射辐射或背景辐射的有害影响;(2)分出具有特定波长区的红外辐射。  

 干涉滤光片  [interference filter]

  根据光线通过薄膜时发生干涉现象而制成的滤光片叫干涉滤光片。最常见的干涉滤光片是根据法布里-珀罗标准具的原理制作的。法布里-珀罗型滤光片是由一厚度为λ/2整数倍的间隔层分开的两反射膜组成的窄带滤光片。如果两反射膜由金属膜组成,则称之为金属型干涉滤光片;若为高低交替的介质膜组成,则称为全介质型干涉滤光片。

 吸收滤光片  [absorption filter]

  用光吸收作用制成的滤光片叫吸收滤光片,分选择性与无选择性两种。吸收滤光片可以由固体、液体、气体等构成。

    用来强烈吸收波长小于某一波长λ0的光线,而让大于波长λ0的光线通过;或者反之,只让波长小于λ0的光线通过,强烈吸收波长大于λ0的光线,称为吸收型截止滤光片。如果在整个光谱中除了一处或几处狭窄的波段可以通过外,其余部分被吸收,称为吸收型带通滤光片。若只能消弱光能,而不改变光谱成分的为吸收型中性滤光片。

    吸收滤光片制造简单,使用方便,可用于改变光谱成分。

 反射滤光片  [reflection filter]

   在某一光谱带中具有高反射,而两边相邻的光谱区受抑制的干涉反射镜,叫做反射滤光片。因为它是由多层介质膜组成的,所以常常又叫做多层介质反射膜。但通常将反射带较宽的多层膜叫做反射膜,而将反射带要求很窄、用于滤光目的(如分离出需要的明亮谱线,抑制其余辐射)的叫做反射滤光片。 

 带通滤光片  [band-pass filter]

   透射率-波长曲线的透射带两侧邻接截止区的滤光片叫做带通滤光片。带通滤光片可以粗略地分为宽带滤光片和窄带滤光片,这两类之间没有确定的界限。

    为得到通带最宽的滤光片,最合适的结构是把长波通滤光片和短波通滤光片组合起来。对于通带较窄的滤光片,这种方法就不是很成功,因为很难得到预期的通带定位精度和边缘陡度,最常用的方法是采用法布里-珀罗型干涉滤光片。

 长波通滤光片  [long wave-pass filter]

   透射率与波长的曲线从截止区到透射区发生突变的滤光片叫做截止滤光片。截止滤光片分为两大类:长波通滤光片和短波通滤光片。它们根据不同的机理而工作,如根据吸收效应或干涉效应,或者同时根据两者而工作。

 短波通滤光片  [short wave-pass filter]

   见“长波通滤光片”。

 视场  [field of view]

    视场是光学系统视场角的简称。它表示能够在光学系统像平面视场光阑内成像的空间范围。当目标位于以光轴为轴线,顶角为视场角的圆锥内的任一点(在一定距离内)时都能被光学系统发现,即成像于光学系统像平面的视场光阑内。视场光阑可以是一个实在的光阑,或者是调制盘、探测器、感光胶片等。

 相对孔径  [relative aperture]

    相对孔径是光学系统的通光孔径D与焦距f的比值,即A=D/f。对于某些类型的光学系统,这是一个很重要的参数。因为由光学系统给出的像平面照度与相对孔径的平方成正比。 

 f/数  [f/number]

    f/数是光学系统相对孔径的倒数。

    设光学系统的相对孔径为A=D/f(D为通光孔径,f为焦距),1/A=f/D,则数f/D是表示系统的焦距f为通光孔径的多少倍。例如,f/3表示光学系统的焦距为通光孔径的三倍。

 弥散圆  [circle of confusion]

    由物点发出的一束光线,经过光学系统后,由于光的衍射和光学系统有像差,并不相交于像平面上的一点,而是相交于一个较小的面积内。

    当物点位于光轴上时,这些光线与像平面的交点呈圆形,称为弥散圆。当物点位于光轴外时,这些光线的交点通常呈现出很复杂的形状,称为弥散斑。

    这两个词有时混用,弥散圆又称像点,是标志光学系统成像质量的重要参数。 

 二次光学系统  [secondary optical system]

    在一些红外光学系统中,按其成像过程,可把它看作由两部分组成。

    第一部分叫做主光学系统,其作用是在它的焦平面上给物空间的目标成像。系统的调制盘通常置于这个焦平面上。

    第二部分叫做辅助光学系统,它的作用是将主光学系统焦平面上的辐射能量再会聚到红外探测器上,场镜、光锥、浸没透镜都属于这一类。这种光学系统的优点是可以采用具有较小相对孔径的主光学系统,而整个光学系统仍有较大的相对孔径。同时,探测器可以做成小于调制盘;对探测器灵敏面均匀性的要求也可降低。这种辅助光学系统又称为二次光学系统。

 浸没透镜  [immersed lens]

    在接收系统中,为了提高孔径角,缩小接收元件的尺寸,提高接收元件的灵敏度,通常在元件的前面加一块起聚光作用的透镜,即浸没透镜,使光线高度集中并减少反射损失。

    为了减少光的吸收损失,在不同波长范围可以选择不同材料的透镜,如波长长的可用晶体,波长短的一般用玻璃。在红外范围常用锗、钛酸锶等制成浸没透镜。 

 折反射物镜  [catadioptric objective]

    折反射物镜是由反射镜与透镜组成的物镜。它具有口径大、能量损失小、结构紧凑等优点,常用在红外、激光接收系统上。

 球面反射镜  [spherical reflector]

    反射面是球面的一部分,不仅能折转光轴,而且还具有一定的光焦度,能使光线会聚与发散。它与透镜组合有利于消除正场曲,因而被广泛应用在大口径的折反物镜上。在光谐振器中,采用各种曲率半径的球面反射镜,可组成不同的谐振器。反射球面曲率半径以及镜间距离不同时,谐振器特性(即损耗程度)或激光束粗细等都有很大的差异。 

 非球面反射镜  [non-spherical reflector]

    这种反射镜反射面是由非球面构成的,常用的有抛物面、双曲面、椭圆面等。在大口径的接收、发射天线上常用。

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