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分析了温度变化对红外光学系统结构参数的影响,给出了红外光学系统消热差设计应满足的条件,讨论了衍射光学元件的温度特性,并将其引入到红外光学系统的消热差设计中。利用ZEMAX软件,设计了一套由锗和硫化锌组合的三片式折衍混合长波红外光学系统,其工作波段为8~12μm,视场为10.2°,焦距为45 mm,F/#为1.5,总长为70 mm。设计结果表明,该镜头在-40~60℃温度范围内成像质量接近衍射极限,系统全视场调制传递函数在特征频率20 lp/mm处高于0.6,87%的能量集中在探测器的一个像元内,实现了消热差设计。该系统具有结构紧凑、体积小、质量轻等优点,适用于军事或空间红外系统。