基于机械补偿方式设计了一款间断式连续变焦中波红外光学系统。该光学系统由前固定组、变倍组、补偿组、后固定组、反射镜一、反射镜二、中继组组成。光学系统采用间断式机械补偿方式满足光学系统小视场和超小视场为长焦距和超长焦距定焦、小视场至大视场为连续变焦、光学系统小型化等要求,实现了超小视场和小视场为定焦和小视场至大视场为连续变焦的中波红外光学系统,兼顾了超小视场和小视场观察瞄准以及大视场至小视场连续观察的功能。变焦过程中变倍补偿曲线平滑、无拐点、像面稳定。光学系统外形包络在350 mm×116 mm(局部168 mm)×65 mm(局部130 mm,含结构部分)范围内,系统紧凑。设计结果表明该光学系统像质良好,满足热像仪使用要求。

设计了一款长焦距大变倍比轴向变倍四视场中波红外光学系统.该光学系统由前固定组、变倍调焦组、中间补偿组、后固定组、反射镜一、反射镜二、中继组组成.光学系统采用光学补偿叠加机械补偿方式克服单一光学补偿或机械补偿变焦方式无法同时满足光学系统长焦距、大变倍比、光学系统小型化、光学系统宽温度范围(-40℃～70℃)温度补偿等问题, 实现了兼具长焦距和大变倍比的轴向变倍四视场中波红外光学系统.设计结果表明该光学系统像质良好, 满足热象仪整机使用要求.

滚仰式红外光学系统由物镜前组、折转镜组和成像后组组成, 其平台内框架俯仰范围可达到±90°, 外框架可以实现360°滚转, 使光学系统观察视场覆盖整个前半球。光学系统实现了100%冷光阑效率。为适应较大的工作环境温度变化, 对光学系统开展了被动无热化设计, 给出了被动无热化实现的计算公式, 并利用“虚拟色差”技术, 快速确定了满足无热化条件的光学系统最优初始解。针对制冷型红外光学系统的“冷反射”效应, 给出了冷反射诱导温差(NITD)的计算公式, 并对敏感表面进行了优化控制。设计结果表明, 光学系统焦距为58 mm, 视场大小为4.0°, F数为2.0, 在-50～60℃工作温度范围内系统MTF值接近衍射极限, 并对“冷反射”效应具有较好的抑制能力。经样机测试, 光学系统成像清晰稳定, 性能良好, 满足设计及使用要求。

为了提高机载红外光学系统的环境适应性，分析了温度对光学系统的影响，比较了各种无热化补偿措施的优缺点。对提出的红外光学系统的结构形式、无热化补偿量进行了研究。首先，根据该系统无热化补偿的特点确定了主动无热化补偿的技术路线。接着，指出常规的凸轮-电位计检调焦机构无法满足要求，确定了以高精度步进电机为执行元件的方案。然后，针对该方法存在丢步的问题，引入线性霍尔元件作为位置反馈元件，采用局部拟合的方法实现了高精度无热化补偿。最后，介绍了该镜头的变倍及无热化补偿机构的实现方法。实验数据表明，此方案的补偿精度可以达到0.02 mm，实现了红外光学系统在全温度范围内MTF下降到0.05以内。该方法基本满足两档变倍红外光学系统在全温度范围内的性能要求。

红外光学系统作为空－空导弹的重要有机组成部分，要经历复杂的动力学环境。采用有限元分析方法对红外光学系统结构在工作状态下的变形、应力及固有频率进行了全面分析。验证了光学系统的结构是否满足光学像质要求和刚度要求，确定了面形变化的显著区域，并专门对其中的关键结构进行了详细分析，进而提出结构优化的途径。该方法对光学系统结构设计和分析具有现实意义，有助于进一步分析研究光学系统结构动力学。

红外光学系统焦距测量装置是红外光学系统焦距校准和检测的技术手段之一。红外光学系统焦距测量装置校准规范不仅应用于计量部门，保证计量部门日常校准工作的准确性、一致性和可溯源性，同时为红外光学系统焦距测量装置生产部门提供了技术依据，满足红外光学系统焦距测量装置用户在申请各种认证过程中对红外光学系统焦距测量系统的要求。简要介绍红外光学系统焦距测量装置校准规范的主要构成和主要参数校准方法及不确定度评定。