制范围在室温?80°C可以满足模拟器要求。
[0035]靶标系统包括:靶标板、靶标安装座和靶标支架。靶标系统结构示意如图4所示。模拟器光学系统焦距= 800mm，全视场角为2°，根据公式1可以计算出靶标尺寸为Φ28.0πιπι。考虑到结构安装的因素，设计靶标直径为:Φ35πιπι。
[0036]a = ?' X tan α = 28.0mm (公式 1)
[0037]准直光学系统的焦距为800mm，要覆盖4X 20像素范围，经过计算矩形靶标的尺寸应为0.086mmX0.430mm。靶标基体材料采用石英晶体材料，通过光刻工艺加工成型。加工误差能达到5um以内，因此该矩形革E1标的加工能够满足技术指标要求。革E1标示意图如图5所示。
[0038]面源黑体辐射源总体结构图本红外目标模拟器的焦距为800mm，为长焦距红外光学系统。为了减小红外目标模拟器的体积和重量，准直光学系统采用折反射式光学设计方案，采用一组折射镜组配合采用4次反射实现光路压缩。光学系统反射面镀高反膜，有效提高镜面反射率，工作波段覆盖中波红外3 μ m?5 μ m。
[0039]通过光路的折反能够将全部结构集中在直径Φ 300mm、厚度为100mm的盘型结构内。如图所示，红外辐射源通过光刻靶标、光路折反光学系统、红外镜头，把红外目标图像投射出去，行成无穷远目标。
[0040]如图6所示，为红外目标模拟器光学系统原理示意图。
[0041]透射球面光学镜头为单晶锗，透射中波红外光线，由于不同曲率的配合，实现对光线的聚焦，并完好的消除像差，使得光学系统能够将靶标图案透射至被测目标，实现无穷远目标的模拟。其中平面反射镜通过镀膜，能偶透射中波红外光线，平面反射镜和45度平面反射镜主要起光路转折的作用，使得光线能够在较小的尺寸工装内实现较长的后工作距离光路的布局。
[0042]如图7所示，为红外目标模拟器光学系统光路示意图?
[0043]如图8所示，为红外目标模拟器红外光学系统镜头结构示意图。光学镜头为锗晶体和硅晶体组合的红外镜头，通过光学设计软件的仿真分析，确定出最佳的设计参数，光学系统0.7倍线的调制传递函数MTF值及光学系统弥散斑如下图9、图10所示j肖除了光学系统色差，同时保证光学系统的成像质量达到衍射极限。
[0044]如图11所示，为红外目标模拟器光刻靶标流程图。与传统的机械线切割金属薄片的靶标加工方式不同，微加工MEMS工艺主要包括:清洗工艺、氧化工艺、化学气相沉积、光刻工艺、刻蚀工艺等。低压化学气相沉积(LVCVD)的生长机理是利用硅的气态化合物，硅原子按照衬底晶向成核，沉积在硅衬底表面的过程，LPCVD的特点是沉积在低气压条件下进行，厚度均与，优良的台阶覆盖能力。光刻工艺是利用光通过掩膜板上的图形窗口，照射涂有光刻胶的待刻蚀衬底，在衬底表面形成图案的方法。光刻是MEMS器件图形结构的关键工艺技术，对各层薄膜的图形以及掺杂区域的确定有着决定性的作用，光刻胶是实现光刻图像转移的材料，分为正胶和负胶两类。正胶和负胶的搭配使用能够实现不同图案靶标的制备。蒸渡是将金属材料附着在已经通过曝光后的光刻胶间隙位置处，进而形成所需要的靶标图形。
[0045]通过光刻工艺及镀膜技术，提高了红外靶标加工精度。同时也实现了红外靶标微型目标的实现。
[0046]综上所述，本发明实施例提供了一种长焦距小型化红外目标模拟器，该长焦距小型化红外目标模拟器不仅能够折叠光路、避免产生很大色差，而且能够实现红外目标模拟器的小型化和便携性。同时也提升了红外目标模拟器的成像质量。
[0047]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种长焦距红外目标模拟器，其特征在于，所述模拟器包括黑体辐射源，靶标系统，和准直光学系统；所述黑体辐射源包括面源黑体辐射面，电阻薄膜加热器，温度传感器，温度控制器，和加热控制系统，所述面源黑体辐射面与电阻薄膜加热器相连，所述温度传感器检测所述面源黑体辐射面的温度并驱动所述温度控制器，当需要加热时，所述温度控制器控制加热控制系统控制所述电阻薄膜加热器对所述面源黑体辐射面进行加热；所述靶标系统用于将所述黑体辐射源发射的光线投射入所述准直光学系统；所述准直光学系统包括多个长焦距反射镜，用于形成多次折返光路使得进入所述准直光学系统的光线经过多次折返后全部集中在直径小于等于300mm，厚度小于等于10mm的盘型结构中。2.根据权利要求1所述的长焦距红外目标模拟器，其特征在于，所述准直光系统包括四个长焦距反射镜，每一个所述长焦距反射镜镀高反膜，工作波段覆盖中波红外3 μπι?5 μ m03.根据权利要求1或2所述的长焦距红外目标模拟器，其特征在于，所述模拟器还包括镜头，所述镜头由锗晶体和硅晶体组合的红外镜头，用于将所述准直光系统出射的光线准直并校正相差后输出。4.根据权利要求1或2所述的长焦距红外目标模拟器，其特征在于，所述靶标系统包括光刻靶标，采用激光微加工和表面镀膜工艺。5.根据权利要求1或2所述的长焦距红外目标模拟器，其特征在于，所述温度控制器以靶标温度作为基准温度点，当温度偏离靶标温度时，进行温度控制。6.根据权利要求1或2所述的长焦距红外目标模拟器，其特征在于，所述温度控制器和所述面源黑体辐射面集成在模拟器内部。
【专利摘要】一种长焦距红外目标模拟器，所述模拟器包括黑体辐射源，靶标系统，和准直光学系统；所述靶标系统用于将所述黑体辐射源发射的光线投射入所述准直光学系统；所述准直光学系统包括多个长焦距反射镜，用于形成多次折返光路使得进入所述准直光学系统的光线经过多次折返后全部集中在直径小于等于300mm，厚度小于等于100mm的盘型结构中。本发明的长焦距红外目标模拟器可实现红外目标模拟器的长焦距光路折叠等较优的性能。
【IPC分类】G01J5/00, G02B27/30
【公开号】CN105334636
【申请号】CN201510929983
【发明人】张林军, 王加朋, 杜继东
【申请人】北京振兴计量测试研究所
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年12月15日