(48-2) 07 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Дифракционные элементы в тепловизионных монофокальных двухдиапазонных объективах: проектирование и технологические аспекты
Г.И. Грейсух 1, И.А. Левин 2, О.А. Захаров 1

1 Пензенский государственный университет архитектуры и строительства,
440028, Россия, г. Пенза, ул. Германа Титова, д. 28;
2 ПАО «Красногорский завод им. С.А. Зверева»,
143400, Россия, г. Красногорск, ул. Речная, д. 8

 PDF, 966 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1336

Страницы: 210-216.

Аннотация:
На примере разработки двух простых по конструкции двухдиапазонных монофокальных ИК-объективов продемонстрированы подходы к компоновке и расчету их оптических схем в зависимости от того, требуется или не требуется компенсация эффектов воздействия изменения температуры на оптические характеристики этих объективов. Показано, что в случае, когда термокомпенсация не требуется, высокие оптические характеристики могут быть достигнуты у простого триплета, у которого плоская поверхность фронтальной рефракционной линзы несет дифракционную микроструктуру. В случае же пассивной атермализации оптическая схема объектива усложняется и состоит из рефракционных двухлинзовых силового и коррекционного компонентов, в последнем из которых плоская поверхность одной из линз несет дифракционную микроструктуру. Благодаря высокоэффективным дифракционным микроструктурам продольный хроматизм у обоих объективов снижен практически до дифракционного предела, и в совокупности с низким уровнем остаточных монохроматических аберраций при высокой светосиле обеспечивается предельная для используемых в качестве матричных приёмников неохлаждаемых микроболометров разрешающая способность.

Ключевые слова:
дифракционный оптический элемент, монофокальный двухдиапазонный ИК-объектив, пассивная атермализация, апохроматизация, компоновка оптической схемы, оптические характеристики.

Благодарности
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 20-19-00081).

Цитирование:
Грейсух, Г.И. Дифракционные элементы в тепловизионных монофокальных двухдиапазонных объективах: проектирование и технологические аспекты / Г.И. Грейсух, И.А. Левин, О.А. Захаров // Компьютерная оптика. – 2024. – Т. 48, № 2. – С. 210-216. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1336.

Citation:
Greisukh GI, Levin IA, Zakharov OA. Diffractive elements in thermal imaging monofocal dual-band objectives: design and technological aspects. Computer Optics 2024; 48(2): 210-216. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1336.

References:
  1. Wang H, Bai Y, Luo J. Hybrid refractive/diffractive optical system design for light and compact uncooled longwave infrared imager. Proc SPIE 2012; 8416: 84162N.
  2. Tarasishin AV, Bezdidko SN. Compact lens of mid-infrared range [In Russian]. Pat RF of Invent N 2621366 of June 2, 2017, Russian Bull of Inventions N16, 2017.
  3. Greisukh GI, Levin IA, Ezhov EG. Design of ultra-high-aperture dual-range athermal infrared objectives. Photonics 2022; 9: 742. DOI: 10.3390/photonics9100742.
  4. Laborde V, Loicq J, Hastanin J, Habraken S. Multilayer diffractive optical element material selection method based on transmission, total internal reflection, and thickness. Appl Opt 2022; 61(25): 7415-7423. DOI: 10.1364/AO.465999.
  5. Mao S, Zhao J, He D. Analytical and comprehensive optimization design for multilayer diffractive optical elements in infrared dual band. Opt Commun 2020; 472: 125831. DOI: 10.1016/j.optcom.2020.125831.
  6. Greysukh GI, Danilov VA, Ezhov EG, Antonov AI, Usievich BA. Diffractive elements in optical systems of middle and double IR range [In Russian]. Fotonika 2020; 14(2): 160-169. DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2020.14.2.160.169.
  7. Greĭsukh GI, Ezhov EG, Stepanov SA. Taking diffractive efficiency into account in the design of refractive/diffractive optical systems. J Opt Technol 2016; 83(3): 163-167. DOI: 10.1364/JOT.83.000163.
  8. ASTRON-64017-2. Microbolometer dual-spectral array detector. 2023. Source: <https://astrohn.ru/product/astrohn-64017-2/>.
  9. CDGM. Optics. HWS Chalcogenide Infrared Glass. 2023. Source: <http://www.cdgmgd.com/go.htm?url=goods&k=HWS_Infrared_Glass>.
  10. ZEMAX: software for optical system design. 2023. Source: <https://www.zemax.com/>.
  11. Hassan HM, Eldessouky TA-E, Medhat M. Compact athermalized LWIR objective lens. J Opt 2023; 52(1): 261-268. DOI: 10.1007/s12596-022-00892-2.
  12. Doğan A, Bacıoğlu A. Design of a passive optical athermalization of dual-band IR seeker for precision-guided systems. J Mod Opt 2021; 68(11): 593-603. DOI: 10.1080/09500340.2021.1937734.
  13. Moharam MG, Pommet DA, Grann EB, Gaylord TK. Stable implementation of the rigorous coupled-wave analysis for surface-relief gratings: enhanced transmittance matrix approach. J Opt Soc Am A 1995; 12(5): 1077-1086. DOI: 10.1364/JOSAA.12.001077.
  14. Antonov AI, Vasin LA, Greisukh GI. Approaches to the algorithmization of the rigorous coupled-wave analysis. Computer Optics 2019; 43(2): 209-219. DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-2-209-219.
  15. Antonov AI, Greisukh GI, Kazin SV. Certificate of state registration of the computer program «PSUAC-DE» No. 2022681578 (Russian Federation), 2022.
  16. Cam software for ultra precision diamond machined optics. 2023. Source: <https://www.precitech.com/-/media/ametekprecitech/documents/brochures/diffsys/diffsys%20brochure%20160323.pdf?la=en>.
  17. Zhou P, Xue C, Yang C, Liu C, Liu X. Diffraction efficiency evaluation for diamond turning of harmonic diffractive optical elements. Appl Opt 2020; 59(6): 1537-1544.
  18. Blough CG, Rossi M, Mack SK, Michaels RL. Single-point diamond turning and replication of visible and near-infrared diffractive optical elements. Appl Opt 1997; 36(20): 4648-4654.
  19. Khatri N, Berwal S, Manjunath K, Singh B, Mishra V, Goel S, Research on development of aspheric diffractive optical element for mid-infrared imaging. Infrared Phys Technol 2023; 129: 104582.
  20. Germanium infrared (IR) hybrid aspheric lenses. 2023. Source: <https://www.edmundoptics.com/f/germanium-infrared-ir-hybrid-aspheric-lenses/14182/>.
  21. sRahmlow TD Jr, Lazo-Wasem JE, Vizgaitis JN, Flanagan-Hyde J. Dual-band antireflection coatings on 3rd Gen lenses. Proc SPIE 2011; 8012: 80123D. DOI: 10.1117/12.888100.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: journal@computeroptics.ru; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20