通常，紅外光學系統(tǒng)所處的使用環(huán)境都在常溫常壓下，未考慮溫度變化等因素對光學系統(tǒng)成像質量的影響。然而對于特殊用途的紅外光學系統(tǒng)而言，所處的環(huán)境溫度會有很大的變化。當溫度改變時，由于光學材料與結構材料的熱不穩(wěn)定性，當環(huán)境溫度變化時，光學元件的曲率、厚度和間隔將發(fā)生變化，同時元件材料的折射率也發(fā)生改變，從而引起系統(tǒng)焦距變化，像面發(fā)生位移，導致系統(tǒng)性能急劇下降，圖像質量惡化。因此，需要對該類系統(tǒng)進行消熱差設計。本文利用ZEMAX光學設計軟件，設計了一個4片式長波紅外折射消熱差系統(tǒng)，全部使用球面。該系統(tǒng)在-40℃~60℃范圍內，彌散斑均方根半徑均小于像元大小，成像質量接近衍射極限，達到系統(tǒng)要求。
