¿Por qué se necesita un diseño atermalizado para el sistema óptico infrarrojo?

La variación de temperatura dará lugar a cambios en todos los parámetros del sistema de infrarrojos, lo que influirá en la posición del plano de la imagen y en la calidad de la imagen. Por lo tanto, se requiere un diseño atermalizado. Generalmente, la temperatura afecta al sistema de infrarrojos de las tres formas siguientes:

1. Los índices de refracción de los componentes ópticos infrarrojos cambiarán cuando cambie la temperatura.

En circunstancias normales, los índices de refracción de los componentes ópticos infrarrojos cambiarán cuando cambie la temperatura, lo que cambiará la distancia focal de la lente o del sistema óptico. Los coeficientes de temperatura de los materiales ópticos infrarrojos son mucho mayores que los del vidrio óptico ordinario. Por ejemplo, el valor del coeficiente de temperatura del vidrio K9 es sólo 2,8x10-6C-1, mientras que el del monocristal de germanio dn/dt (un material comúnmente utilizado para fabricar lentes infrarrojas) es 396x10-6C-1, aproximadamente 141 veces mayor. que el primero. Por tanto, la influencia de la temperatura sobre el índice de refracción es bastante evidente en el sistema infrarrojo.

2. El radio de curvatura y el espesor central de los componentes ópticos infrarrojos cambiarán cuando cambie la temperatura.

Este cambio se debe al hecho de que el material de los componentes se expande al calentarse y se contrae al enfriarse, lo que está relacionado con el coeficiente de expansión térmica lineal del material óptico (a0). Cuando la temperatura cambia, su radio de curvatura y espesor central se convertirán en:

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

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

Nota: R y R' son respectivamente su radio de curvatura antes y después del cambio de temperatura; D y D' son respectivamente el espesor central antes y después del cambio de temperatura. dT se refiere a la variación de temperatura.

3. El efecto térmico del material del tubo de la lente.

Cuando cambia la temperatura, las dimensiones del material de ensamblaje cambiarán, lo que provocará un cambio en el espacio de aire entre los componentes ópticos. En última instancia, influirá en la calidad de la imagen. Este cambio está asociado al coeficiente de expansión lineal del material de ensamblaje.

Entre los tres factores principales anteriores, el cambio del índice de refracción del material óptico tiene la mayor influencia en la posición del plano de la imagen y la calidad de la imagen; la influencia del radio de curvatura es la segunda mayor, mientras que los cambios en el espesor de los componentes ópticos y el espacio entre ellos tienen la menor influencia.