一种低温辐射计黑体腔光束对准装置及对准方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种低温辐射计黑体腔光束对准装置及对准方法，属于光辐射功率测量领域，包括离轴抛物面镜、离轴抛物面镜底座、低温辐射计黑体腔、四象限探测器、直流放大器和隔热基座；其中，离轴抛物面镜安装在离轴抛物面镜底座上，离轴抛物面镜的镜面中心设置有离轴抛物面镜中心孔，离轴抛物面镜与低温辐射计黑体腔共轴安装，且两者紧贴放置，四象限探测器安装在隔热基座上。本发明专利技术的离轴抛物面镜与低温辐射计黑体腔共轴安装，当光束调整到离轴抛物面镜的镜面中心时，可最大限度保证光束在低温辐射计黑体腔轴线位置，并正入射；进入低温辐射计的激光光束为空间滤波后的线偏振准直光束，光束质量极好，杂散光较少。

【技术实现步骤摘要】
一种低温辐射计黑体腔光束对准装置及对准方法
本专利技术属于光辐射功率测量领域，具体涉及一种低温辐射计黑体腔光束对准装置及对准方法。
技术介绍
低温辐射计是目前国际公认的光辐射功率测量最高计量基准，利用低温、真空和超导技术，将光辐射功率测量完全等效为电功率测量，其测量不确定度优于10-5量级。在空间载荷、遥感成像、气候变化、环境监测等领域发挥了基础性的关键作用。基于电替代测量技术约在1891年提出，用于对普朗克定律的验证。上世纪90年代，英国NPL、美国NIST和德国PTB等国际计量机构相继研制出电替代测量的低温辐射计，建立了光辐射功率测量基标准。由于低温辐射计测量精度较高，杂散光对测量准确度将产生很大影响。国外计量技术机构在研制低温辐射计时，相继开展了低温辐射计黑体腔光束对准技术研究工作。英国NPL采用在黑体腔前放置中心开孔四象限探测器(Amechanicallycooledportablecryogenicradiometer，1995Metrologia32581)，用以进行光束对准定位和杂散光测量。该方案结构简单，但需要定制适用于低温下的中心开孔四象限探测器，这成为限制该方案使用的最大难点。国内低温辐射计研制较晚，目前还没有开展相关实施技术的研究工作。低温辐射计黑体腔多采用圆柱腔结构，被测光辐射经布儒斯特窗后垂直入射到黑体腔底面，经多次反射后被黑体腔吸收，将光辐射测量完全等效为电功率测量。目前低温辐射计黑体腔光束对准存在以下问题：(1)光辐射是否入射到黑体腔口径平面中心；(2)低温辐射计黑体腔光辐射对准难以进行精确量化调节。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提出了一种低温辐射计黑体腔光束对准装置及对准方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的实用性和可操作性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种低温辐射计黑体腔光束对准装置，包括离轴抛物面镜、离轴抛物面镜底座、低温辐射计黑体腔、四象限探测器、直流放大器和隔热基座；其中，离轴抛物面镜安装在离轴抛物面镜底座上，离轴抛物面镜的镜面中心设置有离轴抛物面镜中心孔，离轴抛物面镜与低温辐射计黑体腔共轴安装，且两者紧贴放置，四象限探测器安装在隔热基座上，离轴抛物面镜的反射焦点位于四象限探测器的光敏面，四象限探测器外接四路直流放大器；离轴抛物面镜中心孔，被配置为用于作为入射孔径光阑，阻挡杂散光进入低温辐射计黑体腔；直流放大器，被配置为用于对四象限探测器的每个象限输出的直流电信号进行104～107倍的放大，方便信号采集与显示。优选地，离轴抛物面镜采用微晶玻璃材料，其反射面被抛光并镀有金层。优选地，离轴抛物面镜底座选用中心开孔纯铜材料，外表面镀有金层，与离轴抛物面镜中心孔保持同轴。优选地，隔热基座选用环氧树脂玻璃纤维布复合材料。此外，本专利技术还提到一种低温辐射计黑体腔光束对准方法，该方法采用如上所述的一种低温辐射计黑体腔光束对准装置，具体包括如下步骤：步骤1：经空间滤波后线偏振准直的激光光束经过布儒斯特窗后，沿离轴抛物面镜的轴线水平入射，穿过离轴抛物面镜中心孔，进入低温辐射计黑体腔；步骤2：激光光束杂散光入射到离轴抛物面镜的反射面上，经离轴抛物面镜的反射，聚焦后，入射到放置在隔热基座上的四象限探测器的中心位置；步骤3：通过四象限探测器连接的四路直流放大器，对每个象限输出的电信号进行104～107倍的放大；步骤4：通过读取四象限探测器的各个象限的数值，判断激光光束偏离黑体腔的轴线的量值，进而对激光光束位置进行调整。本专利技术所带来的有益技术效果：1)离轴抛物面镜与低温辐射计黑体腔共轴安装，且两者紧贴放置，当光束调整到离轴抛物面镜的镜面中心时，可最大限度保证光束在低温辐射计黑体腔轴线位置，并正入射；2)进入低温辐射计的激光光束为空间滤波后的线偏振准直光束，光束质量极好，杂散光在纳瓦量级，因此，离轴抛物面镜收集的杂散光反射到四象限探测器，还需要对响应信号进行放大处理，一般需要进行104～107倍的放大，便于进行光束方位识别和调整；3)微晶玻璃具有极小的温度膨胀系数，低温辐射计降温过程可大幅减小抛物面镜形变对光束定位的影响；4)离轴抛物面镜反射面被抛光并镀有金层，使得离轴抛物面镜在光谱范围：490nm～20μm具有大于96％的反射率，可最大限度反射杂散光；5)低温辐射计黑体腔一般安装于纯铜材料的热沉板上，为保证离轴抛物面镜与低温辐射计黑体腔具有相同的温度膨胀系数，离轴抛物面镜基座选用纯铜材料；6)四象限探测器安装基座选用隔热效果极好的G10材料(环氧树脂玻璃纤维布复合材料)，可保证四象限探测器工作于合适温区。附图说明图1为一种低温辐射计黑体腔光束对准装置的结构示意图；其中，1-离轴抛物面镜轴线；2-离轴抛物面镜；3-离轴抛物面镜底座；4-低温辐射计黑体腔；5-离轴抛物面镜中心孔；6-反射光束轴线；7-四象限探测器；8-隔热基座；9-直流放大器；图2为离轴抛物面镜的左视图。具体实施方式下面结合附图以及具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明：实施例1：如图1所示，一种低温辐射计黑体腔光束对准装置，包括离轴抛物面镜2、离轴抛物面镜底座3、低温辐射计黑体腔4、四象限探测器7和隔热基座8；其中，离轴抛物面镜2安装在离轴抛物面镜底座3上，离轴抛物面镜2的镜面中心设置有离轴抛物面镜中心孔5，离轴抛物面镜2与低温辐射计黑体腔4共轴安装，且两者紧贴放置，四象限探测器7安装在隔热基座8上，离轴抛物面镜2的反射焦点位于四象限探测器7的光敏面，四象限探测器7连接四路直流放大器9；离轴抛物面镜中心孔5，被配置为用于作为入射孔径光阑孔，阻挡杂散光进入低温辐射计黑体腔4；直流放大器9，被配置为用于对四象限探测器7的每个象限输出的电信号进行104～107倍的放大。离轴抛物面镜2采用微晶玻璃材料，其反射面被抛光并镀有金层。离轴抛物面镜基底3选用中心开孔纯铜材料，外表面镀有金层，与离轴抛物面镜中心孔5保持一致。隔热基座8选用环氧树脂玻璃纤维布复合材料。实施例2在上述实施例1的基础上，本专利技术还提到一种低温辐射计黑体腔光束对准方法，具体过程如下：经空间滤波后线偏振准直的激光光束经过布儒斯特窗后，沿离轴抛物面镜轴线1水平入射，穿过抛物面镜中心孔5，进入低温辐射计黑体腔4，离轴抛物面镜轴线与低温辐射计黑体腔4共轴安装；激光光束杂散光入射到离轴抛物面镜2的反射面上；经离轴抛物面镜2的反射，聚焦后，入射到放置在隔热基座8上的四象限探测器7的中心位置，四象限探测器7连接四路直流放大器9，对每个象限输出的电信号进行104～107倍的放大，通过四象限探测器7的各个象限的读数大小，判断激光光束偏离低温辐射计黑体腔4的轴线的量值，进而对光束进行调整定位。本专利技术的关键点：1)采用中心开孔离轴抛物面镜-四象限探测器组合型结构；2)离轴抛物面镜采用微晶玻璃材料，反射面高精度抛光并镀金；3)离轴抛物面镜底座采用纯铜材料，外表面镀有金层；4)四象限探测器隔热基座选用G10(环氧树脂玻璃纤维布复合材料)。当然，上述说明并非是对本专利技术的限制，本专利技术也并不仅限于上述举例，本
的技术人员在本专利技术的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温辐射计黑体腔光束对准装置，其特征在于：包括离轴抛物面镜、离轴抛物面镜底座、低温辐射计黑体腔、四象限探测器、直流放大器和隔热基座；其中，离轴抛物面镜安装在离轴抛物面镜底座上，离轴抛物面镜的镜面中心设置有离轴抛物面镜中心孔，离轴抛物面镜与低温辐射计黑体腔共轴安装，且两者紧贴放置，四象限探测器安装在隔热基座上，离轴抛物面镜的反射焦点位于四象限探测器的光敏面，四象限探测器连接四路直流放大器；离轴抛物面镜中心孔，被配置为用于作为入射孔径光阑，阻挡杂散光进入低温辐射计黑体腔；直流放大器，被配置为用于对四象限探测器的每个象限输出的直流电信号进行104～107倍的放大，方便信号采集与显示。

【技术特征摘要】
1.一种低温辐射计黑体腔光束对准装置，其特征在于：包括离轴抛物面镜、离轴抛物面镜底座、低温辐射计黑体腔、四象限探测器、直流放大器和隔热基座；其中，离轴抛物面镜安装在离轴抛物面镜底座上，离轴抛物面镜的镜面中心设置有离轴抛物面镜中心孔，离轴抛物面镜与低温辐射计黑体腔共轴安装，且两者紧贴放置，四象限探测器安装在隔热基座上，离轴抛物面镜的反射焦点位于四象限探测器的光敏面，四象限探测器连接四路直流放大器；离轴抛物面镜中心孔，被配置为用于作为入射孔径光阑，阻挡杂散光进入低温辐射计黑体腔；直流放大器，被配置为用于对四象限探测器的每个象限输出的直流电信号进行104～107倍的放大，方便信号采集与显示。2.根据权利要求1所述的低温辐射计黑体腔光束对准装置，其特征在于：离轴抛物面镜采用微晶玻璃材料，其反射面被抛光并镀有金层。3.根据权利要求1所述的低温辐射计黑体腔光束对准装置，其特征在于：离...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红博，史学舜，庄新港，刘长明，张鹏举，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37