这一章写点比较专业的知识，军事上应用比较多的光电对抗系统（electro-optical warfare systems），光电系统简称EO systems。
光电系统是光学和电子学的结合，常见的光电系统有可见光和激光系统，对于红外系统来说，也属于光电系统的范畴，简称（EO/IR systems）。
光电系统可以在0.01到1000微米的光谱范围内工作，因此光电系统包括但不限于激光、红外、可见光、紫外等成像系统。
下图是对光谱的各频率或波长进行的划分，是从长波红外到极紫外的频谱范围。
从图中可以看出，光电传感器的频率覆盖范围可以从10 ^ 4 GHz到10 ^ 6 GHz。由于涉及频率的范围非常大，光电系统的通常用波长来表示，波长单位为微米，下面是微米和米的单位换算：
可见光谱在0.3到07微米之间，在此区间的光谱人眼可见，光谱超出此范围，人眼便看看不见了，看不见不代表不存在，聪明的科学家们用了不同的探测器来探测自然界中其他波段的光谱，拓宽了人眼可见的范围！
如果将上图再形象一点的划分，把人眼可见波段进行放大来看，可见光的范围为0.37um-0.75um，不同的波长对应不同的颜色，在整个波段范围内，人眼可见的范围是非常小的，比紫外更短的有深紫外，比红外更长的有长波红外。印证一句俗语——人外有人，天外有天！
比可见光波长更长的是红外，下图是对红外光谱的细分，按照不同的波长，从波长最短的Gamma射线到波长最长的无线电波。
红外光谱范围是从1到1000 µm，通常细分为三个区域：
短波红外：0.76–2 µm
中波红外： 2–6 µm
长波红外： 6-1000 µm
图面下面曲线代表的是波长的变化趋势，通过曲线可以理解什么是长波，什么是短波。比如我们搬起一块大石头扔进水里，水面荡起波浪，波浪越密的地方波长越短，波浪越开阔的地方波长越长…
对于红外探测器来说，探测到的红外辐射来自目标本身，不需要额外触发，这种由目标发射出红外信号使目标能够被探测到的情况称为被动探测。
问题来了，那些目标为什么要辐射红外信号，导致自己被探测到呢？自己发射信号被别人探测到，那不是傻吗？
因为，有些事情并不受个人控制啊，比如太阳东升西落，你跳一下，跳不出地球对你的引力，不能跳到火星上去。
这个红外信号也是这样的，在自然界中，任何高于绝对零度（-273℃）的物体，都在不断向外辐射红外线。
比如现在看文章的你，虽然不知道自己在到处辐射红外，但有37℃高温的你，处在茫茫人海中，通过红外探测器也能一下子被探测到！
因此，机载或地面光学传感器对目标辐射的被动探测和跟踪不像雷达探测那样对目标发出警告，因此红外探测具有隐蔽性高，识别性强的优点！
也就是说，你在太空潇洒遨游，可以用红外相机给你拍了一张帅气的照片，你还不知道相机已经记录了你英俊的相貌！
什么是红外？
红外（IR）最重要的用途是在军事上的使用：由于高温物体会发出大量的红外辐射，因此对高温物体进行探测是红外系统最大的优势。
红外是电磁波，其波长长于可见光，但短于微波。人眼无法看到红外线，但皮肤通过温度变化可以感知到红外线。
材料的温度越高，则对外辐射越强。
由于红外探测器探测的光谱范围接近可见光，因此它们或多或少地会遇到水蒸气或其他气体而造成影响，也会由雾霾和烟雾引起散射等。
因此，使用红外传感器面临的主要问题是光谱中的某些波段在穿透大气时发生严重衰减，只有几个波段能穿透大气窗口。
什么是大气窗口？
就是某几个波段在大气环境中透过率较高，可以穿透大气中雨雾烟尘的影响，类似于大气给这几个波段开了一扇窗户，下图列出了大气中红外透射特性，图中横坐标代表波长，纵坐标代表透过率：
上图显示了在海平面上波长从1到15 µm的红外波段的透射百分比。
如图所示，在海平面上，有很多区域红外透过率衰减明显，特别是在5.5 µm至7.6 µm或14 µm至15 µm之间的区域中，根本没有红外信号传输，这主要是由于水蒸气和二氧化碳对该波长吸收。
因此，为了减少大气衰减，红外系统倾向于使用SWIR（1-2.5 µm），MWIR（3-5 µm）和LWIR（8-14 µm）等红外窗口而不是整个光谱。
同时，由于红外线的衰减受大气中气体和气溶胶的影响，因此在较高的海拔上透射率会提高，下图是在晴天不同海拔上红外透射率图，可以看出，海拔高度越高，红外透过率越高！
红外辐射在大气中衰减主要是大气中气体的吸收或散射造成，可以通过下图看到大气的组成部分和各部分对不同波段的吸收情况：
大气的组成部分为78.1%的氮气，20.9%的氧气，还有惰性气体，二氧化碳等。
不利的天气情况或云层会大大减少红外辐射的传输，云层在不同海拔高度也会呈现不同的形态，下图是在不同高度云层的形态：
云层不仅会吸收红外辐射，在某些波段，比如在长波红外区域，云层还会对外辐射红外，下图是云层在不同波长下的辐射情况，可以看出，云层在长波红外13-15um区域红外辐射信号较强：
红外探测器的相关概念
辐照度
红外探测器的辐照强度是对入射在其表面上的辐射功率的密度作出衡量。辐射功率的单位为瓦。面积的国际单位制为平方米（或平方厘米）。
辐照度的符号为大写字母E，航空应用中的辐照度通常以瓦特/平方厘米为单位。
辐照度可以通过下面公式来表示：
这个公式有点类似于压强的公司，压强就是作用力除以作用面积，这个是辐射能量除以辐射面积。
举个例子，拿刀切苹果，用的力越大，刀口越锋利，越好切，也就是作用力大，作用面积小，压强越大。
强度
强度（也称为辐射强度）是传感器对红外信号探测或战机飞行中被探测到的度量。
概念有点绕口，强度类似于雷达探测中的雷达截面（RCS）。与雷达探测不同的是，红外探测中的目标飞机是有源发射器，而不是远距离射频发射器的无源反射器。
因此，强度实际上与雷达的射频有效辐射功率（ERP）密切相关，ERP是将发射机功率与天线波束宽度结合在一起，早期辐射强度定义是接收器的区域功率密度。
强度定义来自于光源的角功率密度（或换句话说：单位立体角功率的度量）。
辐射强度的单位是瓦特/弧度。
强度的常规符号是大写字母I。
强度可以用以下的公式来表示：
这个概念如何理解呢？
比如日常生活，我们常说奥迪的车灯好，亮度很高，如果从理科生的角度出发，就是车灯在一个照射范围内，亮度比普通车要亮，这个照射范围称为立体角。
什么是立体角？
在几何中，球体表面上的面积与半径的平方之比为立体角或球面度。
球面度(Steradian)通常缩写为sr，最常用于立体角的符号是希腊字母omega（Ω）。
辐照度和强度与距离的平方的关系如下：
辐射
辐射可以理解为可见光中的亮度，而强度指整个区域光源辐射的总和，因此辐射可以看作是小范围内单位面积的强度。
相关关系可以通过下表理解：
关系式如下：
反射率
反射率可以理解为表面被辐射探测的效率。
反射率通常分为镜面反射（类似镜子）或漫反射（由于从粗糙表面反射而散射）。大多数表面都表现出两种反射类型，但有一种会占主导。
如果物体从一个具有较高温度的反射源进行反射，则传感器探测该物体的表面温度将高于其实际温度。相反，如果物体从一个较低温度的反射源进行反射，则探测到该对象的表面温度将低于其实际温度。
可以通过下面这张图片来理解：
发射率
首先要知道，只有完美的散热器（专业上称为“黑体”）才能真正辐射出其所有内部热能。对于其他类型的物体，辐射的能量还取决于物体温度以外的其他因素，例如材料特性和表面状态。
物体发射红外辐射的效率称为发射率，发射率值的范围为0到1。
两个温度相同但发射率不同的物体，发射率低的物体将辐射较少的能量，对于具有较高发射率的物体，传感器可能将计算出较高的表面温度。
下图是关于理想黑体和实际物体辐射的情况，左图是理想黑体100%辐射强度会被探测到，右图是实际探测中，物体均会出现反射、透射等情况。
通常，物体的发射率在很大程度上取决于物体的颜色和材料特性，由金属制成的浅色物体通常具有较低的发射率，而由有机材料制成的深色物体通常具有较高的发射率。
具有高发射率的物体不仅在发射红外辐射方面更好，而且在吸收红外辐射方面也更好。
下图是同一物体在不同颜色的情况下吸收率和辐射率的对比，物体在深色情况下，吸收率高于反射率，辐射率也相应较高。
正是由于材料的此特性，战斗机为了具有更好的隐蔽性，低辐射涂料可以涂在战斗机的发动机喷嘴上，以减小红外传感器的检测范围。
下图是澳大利亚国防部的一篇宣传手册，通过涂料改善战机的辐射率，宣称可以将战机红外辐射率从0.95-0.99降低至0.1-0.2。
普朗克定律
能量既不能创造也不能摧毁，只能通过与物质的相互作用来转化。
最常见的能量转换是从热到红外辐射的转换，温度高于绝对零值的任何物体都会进行红外辐射。
马克思·普朗克（MaxPlanck）在1909年用数学方法得出了辐射功率随温度变化的关系：
人们通过普朗克定律可以计算在一定温度下黑体在一定波长下释放的能量。
维恩定律
威廉·维恩（WilhelmWien）发明了韦恩位移定律。
该定律指出，不同温度下的黑体辐射曲线在与温度成反比的波长处达到峰值。
用通俗的话来说，温度越高的物体发出的红外辐射波长越短、强度越高。
以下是使用维恩方程形成的2个图形：
通过下面的图形可以看出，温度高的物体，如700℃的加热丝，在波长2um时辐射强度最高，而温度较低的物体，如人体体温37℃，在8-9um范围内辐射强度最高。
因此，维恩定律可以通过以下的曲线来直观理解：
虽然SWIR（短波红外）辐射通常由温度为700ºC或更高的物体发出，SWIR（短波红外）传感器仍可用于观察较冷的物体，例如建筑物或车辆。
原因是来自太阳、月亮或恒星到达物体的SWIR辐射可以反射到SWIR传感器。
与LWIR(长波红外)和MWIR（中波红外）传感器通过自身的热辐射观察目标不同，SWIR（短波红外）传感器的工作主要归功于太阳等反射的红外辐射。
通俗的理解是，SWIR（短波红外）传感器与可见摄像机非常相似，但清晰度更高。
下图是在雨雾天气下，可见光与短波红外成像效果的对比：
与MWIR和LWIR相比，SWIR传感器的主要优势是分辨率高，体积小，重量轻，SWIR传感器还可用于检测激光照明，从而可用于检测LRF（激光测距仪）。
SWIR传感器需要非常热的目标或自然光反射，MWIR和LWIR探测器有时称为“热红外”，因为辐射是从目标本身发出的，并且不需要外部光源即可对对象进行成像。
虽然LWIR传感器可用于观察极冷的目标（例如平流层外的ICBM导弹），但MWIR传感器更常用于航空和海军应用，因为MWIR传感器可在温度对比度高的光谱区域内工作。
在LWIR波段中，从地面物体发射的辐射更多，并且辐射量随温度变化较小。
在理想条件下，MWIR可以看到是相同孔径的LWIR传感器的2.5倍，特别是在高湿度条件下，MWIR的性能要比LWIR好得多。
下图是不同波段探测器探测成像对比，在海面上MWIR探测效果比LWIR更明显，而LWIR更适合对辐射较低的物体进行探测，而SWIR由于太阳的反射，有较好的成像效果。
另外，在恶劣的战场条件（包括热目标、燃烧的物体、烟雾、掩体）下，LWIR的性能要优于MWIR。
LWIR在恶劣的战场中探测的一个很好的例子是燃烧的枪管。
如下图所示。在MWIR中，热目标在普朗克曲线上向左移动，其中的MWIR过度曝光导致了遮盖眩光，而LWIR图像在视野范围内仍可以看清燃烧的枪管。
量子效率
对于光子型红外传感器（这是啥意思下回解释吧），量子效率是光子撞击芯片表面而产生电荷载流子的百分比。
它以光子电子数或每瓦安培数测量。
由于光子的能量与波长成反比，因此通常在不同波长范围内测量量子效率，以表征每个光子能级下器件的效率。
通俗的理解就是传感器将光信号转换成电信号的效率。
探测率
探测器生产中面临的主要问题是是否具有足够的灵敏度来检测感兴趣的光信号，衡量探测器水平可通过品质因数D *来确定。
D *定义如下：
探测率反映的是探测器的探测能力。
噪声等效功率
噪声等效功率或NEP表示探测器的每平方根带宽的最小可检测功率，用通俗易懂的术语表示，它是可以检测到的最弱光信号的度量。
因此，希望NEP尽可能低，因为低NEP值对应于较低的本底噪声，因此对应于灵敏度更高的探测器
红外传感器
红外传感器可以简单地理解为是捕获红外辐射的电子系统，并形成成像图片。
大多数红外传感器由以下基本组件组成：
光学器件：具有捕捉辐射的作用。通过在大面积镜片上捕捉辐射并向下聚焦到小面积的镜片上来增加辐照度（功率密度），光学器件的另一个作用是形成可以分析信息的图像。
滤镜：可以是光谱滤镜或空间滤镜
1、光谱滤光片：光谱滤光片将响应限制在有限的波长范围内，以帮助将已知目标特征与自然背景区分开。
2、空间过滤器：空间过滤器通过大小或位置等特征来区分/分离目标
探测器：是一种电子设备，可以帮助将接收到的辐射功率转换成电信号。在早期的红外传感器上，探测器通常只有单一功能，而现代的红外传感器通常具有一系列探测装置，这些探测装置除了可以产生信号外还可以确定空间信息。
电子设备：具有放大和调节检测器信号以执行所需动作的作用。
红外传感器的原理结构图如下，可以简单理解是将光信号转换成电信号。
这个如何理解？
比如生活中的太阳能电池，在太阳下晒一下，电池的电量增加了，这便是将光转换成了电，红外探测器也是类似的原理。
窗口
飞机和导弹上的红外传感器受到整流罩（窗口）的保护，不受天气，空气压力和空气动力加热的影响。
它们处在任何红外传感器的最外层。
选择用于红外传感器整流罩的材料时，需要考虑几个因素。
透过率
由于传统玻璃会阻挡波长大于3 µm的红外辐射，因此整流罩通常由对红外辐射有高透过率的材料制成，各种材料的红外窗口如下：
这些材料根据不同波段的应用选择不同，图中横坐标对应的是波长，典型的红外窗片材料有CaF2、MgF2、Si、Ge等。
由于材料特性，固体材料不可能是100％穿透的，当辐射穿过材料时，总是会吸收一定量的红外辐射，剩余能量的百分比则称为材料的透射率。
各种材料在不同波长下的红外辐射透射率如下：
空气动力学
当飞机/导弹高速行驶时，空气摩擦会使窗片变热，因此随着窗口温度的升高，红外窗口（整流罩）的吸收边缘将移至较短的波长区域。
下图是厚度为2mm ZnS窗口和3mm 蓝宝石窗口透过率随温度的变化曲线：
随着窗口被空气动力加热，窗口温度升高还将发出红外辐射，窗口发出的辐射会逐渐增大，以至于遮挡了目标的辐射。
相应的，来自整流罩的辐射可能变得很强，导致红外探测器的芯片表面充满光子，从而使它们对外界信号无响应。
不同的窗口材料在高温下性能也不同，下图是几种典型的窗口材料辐射随温度的变化情况：
在700K（426°C）下由不同材料制成的整流罩之间的发射率比较：
其中，氧化钇（Y2O3）在中红外波中具有非常低的发射率和低吸收率。但是，由于它比蓝宝石能承受的热冲击差，它在红外应用中并未取代蓝宝石。
前面已经提到较热的物体将发出更高强度的红外辐射，这对设计人员提出了一个重要的挑战，即飞机和导弹上的红外传感器整流罩在飞行中有多热？
于是有科研人员做了一组实验，以下是从实验中获取的一些示例值。
左图中是气体流过整流罩的示意图，温度的测量点在整流罩最前端，称为驻点。科研人员在不同的情况下，1-6马赫的速度下，测量了驻点的温度，实验结果如右图：
当红外传感器的窗口达到高温时，其性能下降主要来自信噪比的降低。噪声越高，信号就必须越高才能被检测到。
下图是MgF2窗口在不同温度下对应的最下探测信号：
同时，对于整流罩温度升高而引起的性能下降也与红外传感器工作波长相关。正常情况下，与中波传感器相比，长波红外传感器可以承受整流罩的更大的红外辐射。
下图是在同一温度下，不同波长整流罩对应的信噪比（信号与噪声的比值）关系：
图中-3dB等于信噪比降低50％。
为什么长波红外传感器比中波红外传感器能承受更高的整流罩温度呢？
原因在于中波和长波对应的物体辐射光谱的不同。
中波整流罩的发射率在低温下非常不明显，而高温下特别明显，而且差异特别大。（升温急剧上升300K和900K之间大约2000倍 ）。
而整流罩的长波辐射（与背景辐射相比）在低温下已经很明显，并且仅随温度升高而略微升高，差异并不明显。（在300K和900K之间约为30倍）。
大多数飞机巡航时的速度低于1马赫，最高速度低于2马赫，因此飞机上的红外传感器可以忽略空气动力对窗口加热的影响。
相比之下，导弹的速度可以达到4马赫至5马赫，因此针对空气动力加热的验证对于高速红外制导导弹至关重要。
有科研人员验证发现，在导弹高速飞行时，导弹最前端（驻点）温度最高，而离驻点距离越远，温度则越低，因此改善整流罩温度可以从设计端进行优化：
于是在导弹设计中，呈现出了一些不同的设计方法：
1、冲击锥：
这是一种附加在导弹机头前部的装置，可在机体前方产生独立的震动。
冲击锥比导弹的主体宽，不仅可以使导弹的整流罩温度降低，而且让导弹的阻力也减小了。
冲击锥的主要缺点是，在冲击角大于5º时，冲击阻力重新附着在导弹弹片上，导致它的效率降低，尖锥部分也阻碍了传感器的视场。
2、侧窗：
由于导弹的温度从尖端侧面迅速下降，减少空气动力对导弹导引头加热的一种方法是将窗口放置在导弹的一侧，并与机鼻保持一定距离。
这种方法的主要缺点是，与机头安装的搜寻器相比，搜寻器的视场非常有限。
3、金字塔形整流罩：
金字塔形整流罩是由耐热金属鼻尖和几个侧面板组成的整流罩。棱锥的正面比金属鼻翼凉爽得多，并且这种设计比侧面安装的窗口设计还具有更好的视野，并且比具有钝鼻的红外制导导弹具有更好的空气动力学性能。
但是，这种设计的主要缺点是每当太阳位于前半球时，太阳光就会在内部多次反射。
折射率
为红外传感器选择整流罩材料时，一个非常重要的性能是材料的折射率。
材料的折射率 n 是无量纲数，它描述了辐射如何通过该介质传播。简单来说，折射率是真空中的光速与介质材料内的光速之比。这是一种量化光从低折射率介质进入高折射率介质时“减速”效果的方法。
例如，钻石的折射率为2.42，这意味着光在真空中的传播速度比在钻石中的传播快2.42倍。
折射率很重要，它表明了光线从空气中传播到介质中时的弯曲情况。通常，折射率越高，则法线弯曲的光越多，也就是说，折射率越高光线弯曲越明显
某些常用整流罩材料的折射率如下：
其中：蓝宝石的化学式为Al2O3。
散射
散射是材料折射率相对于光的波长变化多少的度量。
换句话说，散射值表示当具有不同波长的光穿过材料时弯曲角度的变化。
理解散射的一种现象是，阳光通过棱镜照射时，白光会分离为几种颜色。
选择透镜和半球形材料时，散射是非常重要的参数，因为散射会影响色差。
色差是透镜无法将所有波长的光以相同的焦平面进行聚焦，换句话说就是具有不同波长的辐射光线在不同的位置被聚焦，不在一个焦平面的现象，也可以理解为聚焦失败。
下图是不同波长经过同一透镜后出现的聚焦情况，由于波长的差异，光线经过同一透镜后聚焦在不同点：
通常，散射由阿贝数（vd）来衡量，阿贝数（vd）是材料在f（486.1µm），d（589.2µm）和c（656.3µm）波长下的折射率的函数，其计算公式如下：
阿贝数的值越大，越好。阿贝数大于55（分散性较小）的材料被视为优质材料，阿贝数小于50（分散性较高）的材料被视为普通材料。
可见光透过材料的阿贝数在20到80之间，而红外透明材料的阿贝数在20到1000之间。
指数梯度
介质的折射率随温度变化而变化的衡量。
在不稳定的环境中操作时，尤其是如果系统设计为以n的一个值 （折射率）运行时，该折射率梯度（dn / dT）可能会成为问题。因此，一般期望得到更低的折射率梯度。
热膨胀系数（CTE）
热膨胀系数（CTE）表示材料对温度变化的响应程度。
当温度变化时，具有较高CTE值的材料将更多地膨胀/收缩。
CTE是一个重要的参数，因为它显示了光学性能随温度变化而下降的情况。对于红外和视觉应用，较低的CTE被认为更好。
整流罩和镜头的各种材料之间的比较
镜片
在红外系统中，透镜通常被设计为红外穿透或反射的材料片，它们通过设计以特定所需的方式收集和分配红外辐射。
在红外制导导弹中，整流罩有时充当第一物镜，而在FLIR（前视红外）系统中，窗口与物镜分开。整流罩的大多数材料要求（例如折射率，阿贝数和透射率）也将适用于透镜。
两种最常见的镜片是凹透镜和凸透镜。
其光学设计示意图如下：
凸透镜是将辐射会聚在焦点上，而凹透镜会将辐射发散。
生活中的例子，拿着放大镜烧蚂蚁，用的是凸透镜的原理，而汽车车灯希望照明的范围更宽，用的是凹透镜的原理。
镜头的焦点通常用字母“ F”表示。这是光线在穿过聚焦透镜后聚焦到的空间点。
发散的透镜将具有负焦点，光线从此处发散，然后发散通过透镜。从镜头到焦点的距离称为焦距。
一些常见的会聚和发散透镜如下：
透镜系统可以是反射型或折射型。
与反射透镜系统相比，折射透镜系统通常可以制成较低的f值，并具有更大的聚光能力，但是必须使用多种不同材料的光学镀膜来校正色差（但不能完全消除）。
由曲面镜制成的反射透镜系统不具有色差，但对于相同的焦距和f值，反射系统物理尺寸通常更大。
使用单一镜片，系统的焦点是固定的（视野和放大倍率是恒定的）。
因此，为了使系统放大获得更清晰的成像，经常将几个镜头放在一起组成镜片组，其中一些镜头是可移动的。
上面是光学变焦系统的示例。当凹透镜移近物镜（最外面的光学元件）并远离探测器时，来自外界的更多辐射将散布到镜头管壁，只有来自透镜中心的辐射会到达探测器，这也形成了成像放大动作，因此聚焦的对象被放大并且视野减小。放大有助于系统通过从背景中消除不需要的信号来提高信噪比，从而使对象更清晰。
这个操作类似于单反相机采用了较高的F数，放大拍照对象，视野减小。
相反的，当凹透镜朝探测器移动并远离物镜时，则来自外界的更多辐射将到达传感器，因此更少的辐射照向镜筒，这也形成了缩小动作，视野增加但目标对象的放大率降低。
对于红外传感器，这意味着它们可以具有较长的检测范围或广阔的视野，两者不会同时出现。
下图的红外探测器可以选择不同视场角，可以在两种视场角中进行切换，并且图中表明了不同视场角下的探测范围，探测器对物体的探测可以分为三个阶段：探测、识别、确认；其中可以看出该探测器对于战机的探测距离为22KM：
通常，较长的镜头系统可以实现更高的变焦，但是理想的变焦所需的长度可能太长，无法安装在车辆中。
因此，解决该问题的一种方法是安装更多的散射透镜，但缺点是，当它们穿过每个透镜时，辐射强度会降低。
同时，光学变焦不应与数字变焦混淆。光学变焦是通过透镜对聚焦对象的放大来实现的，因此最终图像质量是由探测器芯片阵列的性能来决定。
数字变焦只是从探测器中获取一部分图像，然后对其进行数字放大，结果是分辨率低得多的图像。
对于红外系统，通常认为较大的通光孔径（透镜）会更好，因为它们可以捕获更多的辐射，在更长波长下工作的系统通常需要更大的光学元件才能达到类似的分辨率。
辐射滤光
光谱滤光片
为了增强目标与背景的对比度并避免杂质信号（例如来自太阳的辐射），以提高信噪比，光谱滤光片通常用于红外探测系统。
大多数光谱滤光片是薄膜干涉型的，是将介电材料层真空沉积在衬底窗口材料上。滤光片的厚度设计为具有相长干涉以使所需辐射以所需波长通过，并具有相消干涉以阻挡不希望的波长。
下图是一张典型滤光片透光示意图，可以让指定波段的波长透过，而阻止不需要的波段透过：
空间过滤器
空间过滤器的主要目的是通过目标大小或位置之类的特征来分离场景图像中的信息，空间过滤器还将帮助确定目标方向。
最常见和最重要的一种空间滤波器是机械调制器，也称为Reticle，通常用在非成像红外导弹上。
用外行术语来说，红外光标是圆形透镜，其上依次排列有透明和不透明的部分（这不应与狙击步枪中经常出现的带有十字线的标线混淆）。
红外空间过滤器的典型示意图如下：
最简单的标线设计是有两部分，一半是透明的，另一半是不透明的。
随着光罩旋转，落在不透明部分上的目标辐射被阻挡并且不产生探测器信号。落在透明部分上的目标图像被传递到检测器。
结果，当掩模板旋转时，来自目标偏心的红外辐射交替通过并被阻挡，从而导致振幅调制（AM）。此调制相对于自旋参考的相位用于从中心分辨目标方向。
其中，找到目标方向并不是标线的唯一目的，某些形式的标线也可以帮助搜寻器将目标与背景信号区分开。
为此，这些标线分为非常小的不透明和透明载片，通常称为全辐条标线。
该设计基于这样的情况：来自真实目标（例如飞机）的信号通常是一个点或非常小，而错误的信号（例如云反射）通常分布在较大的区域上。当光罩旋转时，它将切掉来自光学元件的辐射，然后才能到达探测器。如果目标非常大，例如云层，能量将通过最透明的载片传输，从而进行检测，但输出信号的变化很小。
因此，如果目标很小，则IR辐射将仅通过单个透明载片，从而产生具有独立方波样式的输出信号。这有助于导弹区分大杂波（例如云层）和真实目标（例如飞机）。
为了使搜寻器能够确定方向并同时区分来自真实目标和云的信号，一种方法是将两种标线模式组合到单个标线中，这种形式的标线称为旭日标线。
旭日标线片有一半是半透明的，而另一半则由扇叶形扇形组成，这些扇形分为透明和不透明部分。
光标示意图和传输信号如下图所示：
确定目标方向并抑制背景辐射的方法是前面介绍的两种方法的组合。
其中，导弹的扫描方式将成为其空间过滤器模式的决定因素。大多数早期的红外导弹都使用自旋扫描跟踪仪和旭日光标。
对于这种扫描方法，目的是将目标对准标线的中心。当目标位于中心时，光罩的辐条不会调制信号，因此会为探测器产生零电压，并且导弹知道它正朝正确的方向飞行。
自旋扫描设计和旭日光标设计的主要问题是，由于搜寻器始终盯着目标，因此它更容易受到诱饵的攻击。
解决此问题的一种方法是使用锥形扫描（con-scan ）和完整的辐条标线。红外制导导弹的锥形扫描与雷达的锥形扫描非常相似。
在锥形扫描跟踪器中，导弹的瞬时视场围绕目标旋转，因此目标始终位于旋转的“光束”图案的中心，而来自目标的辐射位于十字线边缘上的特定点。
前面已经介绍了，当分划板旋转时，由于辐条不透明，它将在光学元件到达检测器之前将其切开。
如果目标位于盘旋束的中心，则检测器的输出将是十字线斩波频率的固定脉冲宽度。相反的，如果目标不在盘旋束的中心，则检测器的输出将具有变化的脉冲。
由于圆锥形扫描搜索器无法连续观察目标区域，因此它们对诱饵的抵抗力更大。
此外，除了已引入的掩模版和扫描图案外，还有许多其他种类的掩模版和扫描图案存在，但是由于长度限制，在此不再赘述。
对于光电系统的理论知识这一章先介绍这么多，光电系统是一个复杂交叉的学科，涉及的学科较多，更多的光电知识将在后面的文章中分享！
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