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本文主要以衍射光学及红外光学的理论为基础，重点研究了含有谐衍射元件的红外双波段光学系统的相关特性，设计并加工了谐衍射红外双波段光学系统，并配以DSP和ARM双处理器的电子学系统，经测试达到设计指标。从而成功研制了国内首台“谐衍射红外双波段热像仪”样机。论文的工作，将对红外双波段光学系统及热像仪的发展起到一定的促进作用。一些重要研究工作如下：
1.基于中波/长波双色探测器，设计了仅含有四片透镜的谐衍射红外双波段双焦光学系统。设计结果表明，系统具有100％冷光栏效率，在3.7μm～4.3μm的中波红外波段，MTF在181p/mm时大于0.7；在8.7μm～11μm的长波红外波段，MTF在181p/mm时大于0.5，均接近衍射极限。
2.基于320×256中波制冷型探测器及320×240长波非制冷型探测器，设计并加工了共口径与分光路相结合的谐衍射红外双波段光学系统；利用有限元分析的方法，对系统在-40℃～70℃范围内的成像性能进行了分析。
3.对谐衍射双波段系统的光学传递函数进行了检测与对比分析，结果表明：在3.7μm～4.3μm的中波红外波段，MTF在201p/mm时大于0.3；在8.7μm～11.7μm长波红外波段，MTF在101p/mm时大于0.5；并对系统的衍射效率进行了计算，分析了衍射效率下降的原因。
4.将谐衍射双波段系统配以由DSP和ARM双处理器组成的电子学系统，从而成功研制了国内首台“谐衍射红外双波段热像仪”样机，并通过双波段热像仪所拍摄的图像，研究了双波段图像融合技术。