基于光强二阶矩理论, 推导出非傍轴洛伦兹光束的远场发散角、近场发散角、束腰宽度以及光束传输因子的解析表达式, 并通过数值模拟, 得到它们与对应束腰宽度以及波长的关系。结果表明: 与非傍轴高斯光束相比, 在满足二极管激光器物理机制的条件下, 非傍轴洛伦兹光束更符合二极管激光束的实际情况, 因此, 非傍轴洛伦兹光束更适用于描述二极管激光器等光源尺寸小且发散程度较大的激光光源。

选用适当的全景环形镜头模型,运用CODE-V软件设计了一款小型紧凑结构红外全景镜头。设计结果表明,选用的全景环形镜头模型有利于镜头的小型化和集成化,将模型的两个透射面和两个反射面全部设置为球面,降低了镜头加工的难度,通过优化相对孔径,提高了系统的灵敏度和分辨率。中继系统采用三片式结构,其中非球面和衍射面的运用有效地平衡了系统像差。最终得到的镜头工作在3-5 μm波段,对±55°-±100°视场成像,F数为1.3,有效焦距为-0.53 mm,总长为64.5 mm,最小分辨极限只有6.3 μm。 CODE-V软件分析显示,系统横向像差在-0.021-0.021 mm之间,为艾里斑直径的1.6倍,调制传递函数(MTF)值在空间分辨频率为40 lp/mm时大于0.2,成像质量良好。