本文基于海天背景目标提取技术的研究，给出一种实用的海天线提取算法。首先，采用空域滤波消除弱小船只目标和近域海浪杂碎波的干扰，对降噪后的红外图像进行形态学梯度运算，采用 Ostu阈值分割方法，获取海天线边缘轮廓，然后利用 Hough直线检测算法，获取海天线待拟合点数组，最后利用最小二乘法拟合海天线。实验结果表明，本算法能够准确、快速地提取海天线，为海上目标的快速探测跟踪奠定基础，对红外搜救设备进行海上目标探测跟踪具有重要意义。

短中波红外探测系统能够同时响应短波红外及中波红外两个波段，可以满足复杂探测环境的使用要求，在军用及民用方面获得了广泛应用。为提高红外探测器的精度，缩短响应时间，需要研制满足系统要求的宽波段高透过率薄膜。结合Baumesiter减反射膜设计理论，对变尺度算法的评价函数进行了优化，建立了新型加权评价函数模型，在2.6~3.3 μm的水吸收波段，根据模型设计了低敏感度高容差的膜系结构。并针对水吸收波段优化制备技术，研究了不同离子源辅助沉积参数对 MgF2光谱特性的影响，同时采用阶梯性退火工艺，得到了一种有效降低水吸收的方法。最终所制备的薄膜在1.5~5 μm波段范围内光谱透过率大于96.5%。

针对市场上现有红外广角镜头大多采用定焦结构且缺乏无热化设计的现状, 根据光学变焦系统的设计原理, 设计了一种有效焦距范围为10~24 mm(变倍比为2.4:1)、视场角变化范围为34°~90°、工作波段为8~12 μm、F/#为2.8的无热化连续变焦广角镜头。考虑到红外镜头多用在温度变化较大的使用环境中, 系统设计选用了硫系玻璃NBU-IR2(Ge20Sb15Se65)以及常规红外材料锗(Ge)和硫化锌(ZnS)制备的六片镜片, 通过合理分配各个镜片的光焦度及其空气间隔等参数, 在连续变焦设计的基础上实现了无热化的光学设计效果。实验结果显示, 系统在-40~60 ℃的温度范围内均可实现品质良好的红外热成像效果, 调制传递函数全视场范围内均大于0.25。系统结构较为紧凑简单、质量较轻, 仅在一片硫系玻璃镜片上设计了一处非球面, 可有效控制光学系统的加工成本。整体设计适用于车载夜视等应用领域。

设计了一种工作波段为8~12 μm、有效焦距为5 mm、F数为2、视场角为110°的无热化长波红外广角镜头.根据红外无热化光学设计的基本原理, 用了常规红外材料硫化锌、硒化锌和硫系玻璃材料制备的六片镜片, 通过合理地分配各个镜片的光焦度以及相互间空气间隔等参量, 在全视场角为110°的范围内实现接近衍射极限的成像效果.为了更好地控制系统像差, 设计利用了硫系玻璃易于精密模压制备非球面的优点, 在两片硫系玻璃镜片上设计了3处非球面.设计结果显示: 系统在-40℃~60℃的温度范围内均可实现品质良好的红外成像, 光学调制函数全视场内均大于0.4, 同时在110°视场角时畸变控制在5%以下; 实现了在较大视场角条件下控制红外广角镜头的畸变以及系统无热化等设计要求.该系统体积紧凑、质量较轻, 整体设计符合民用红外车载镜头的使用要求.

大口径硫系玻璃在**及民用高分辨率红外夜视成像领域有着重要的应用价值。现阶段缺少针对大口径硫系玻璃内部缺陷(包括条纹、杂质和裂纹等)进行量化评价的检测技术, 因此硫系玻璃的品质控制成为了限制其大范围发展的瓶颈之一。针对课题组大口径硫系玻璃的透射光谱特性以及现有的近红外照相机的光谱响应特性, 提出了一种工作在近红外波段的大口径硫系玻璃内部缺陷检测技术并设计成像镜头, 镜头包含了使用K9、F6玻璃的三片双胶合透镜, 有效焦距为200 mm, 在近红外波段0.95~1.05 μm实现消色差, 成像质量接近衍射极限。根据镜头特点搭建了大口径硫系玻璃内部缺陷测试装置, 实验验证了镜头的分辨率与设计要求相符, 并可针对大口径硫系玻璃的各种内部缺陷进行有效检测。

针对红外双波段量子阱探测器, 设计了一个可同时工作在 4.4～5.4.m(中波段红外)和 7.8～ 8.8.m(长波段红外)波段的仅含 3片透镜的紧凑型双波段无热化光学系统, 有效焦距为 30 mm, f/#为 2.1。对比先前报道的双波段无热化红外光学系统, 此设计仅采用硫系玻璃材料 Ge20Sb15Se65制备的两片镜片和常规红外材料 ZnS制备的一片镜片, 通过合理分配各个镜片的光焦度达到系统在中波红外及长波红外两个波段的无热化设计效果, 且不含衍射面, 整体结构紧凑, 制备难度低。利用硫系玻璃易于精密模压制备非光学球面的特点, 仅在一片硫系玻璃镜片上设计一处非球面。设计结果显示, 系统在两个红外波段, -40 ℃～60 ℃温度范围内像质良好, 且光学调制函数(MTF)接近衍射极限。

对红外显微光学系统进行了研究。根据光学系统设计指标，应用无限远校正方法和反向追迹的方法设计两款不同放大倍率的红外显微物镜。并给出了两款工作波段在8～12 μm，放大倍率为1×和3×，工作距离均为25 mm，物方线视场为20 mm 的透射式红外显微物镜的设计结果和公差分析。关键词：红外显微物镜；无限远校正；反向追迹；光学设计

金属反射镜是空间和军用红外光学系统中关键元件之一,分析了适用于空间光学系统反射镜的主要材料,指出了铝合金作为反射镜材料的优点与缺陷,介绍了用 SPDT加工铝合金反射镜的方法,以及反射镜的镀膜和检测技术,并完成了口径为 235 mm的铝合金非球面反射镜的加工,用 Zygo干涉仪进行面形检测,其面形精度达到 RMS 0.13.(.＝632.8 .m),镀膜后用红外傅里叶光谱仪检测,在红外中波波段(3.7～4.8 .m)反射率大于 99%.

设计了一种超长焦距中波红外双视场光学系统，该系统采用二次成像结构，通过透镜轴向移动实现变焦功能。设计结果表明，该系统可以实现超长焦距600~150ｍｍ的变焦功能，且中心视场在探测器特征频率201ｐ/ｍｍ处的光学传递函数值高于0.5，接近衍射极限，能够很好地满足**侦察对远距离目标同时搜索和瞄准的要求。