【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及红外探测，具体而言，涉及一种扫频拼接的中远红外混频探测系统。
技术介绍
1、红外探测技术是一种应用于红外光谱范围的探测技术，其波长范围通常从0.78至1000μm。中远红外与近红外、短波红外相比具有更长的波长(>2.5μm)，在科学研究和实际应用中具有非常重要的意义。例如，中远红外光谱能够提供有关分子化学键、分子结构和振动态的详细信息。研究人员可以通过分析中远红外光谱来研究和了解分子之间的相互作用、分子结构变化以及分子内振动模式等，从而深入理解物质的性质。此外，中远红外区域也具有大气透明窗口，可用于环境、空气质量监测、气候研究以及地外星体探测等方面。对于常温物体发出的热辐射而言，其辐射谱绝大部分的能量也位于中远红外波段，因此中远红外探测技术被广泛应用于热成像，红外跟踪、制导等领域。与近红外、可见光波段相比，中远红外探测器的灵敏度通常较低。中远红外光的能量较小，因此需要更高灵敏度的探测器来获得较好的测量结果。这对于一些低信号强度的应用来说可能是一个挑战。混频探测被广泛应用于微弱信号的探测中，它将待测的信号光与本振光转换为频率较低的差频，不仅通过此方式抑制了频率与本振光相差较大的杂散噪声的干扰，还对差频产生的中频信号起到了增益放大的作用，因此具有比直接探测更高的灵敏度。混频探测需要有和待测信号光频率相近的本振光源。然而，与近红外、可见光相比，中远红外波段的激光源性能有限，本振源线宽往往较宽，受限于探测器、电子频谱仪等电子设备的带宽，所能支持的中频信号带宽甚至会小于本振源的线宽。这种情况会使得对信号光的检测变得十分
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决上述现有技术或相关技术中存在的技术问题之一，提供了一种扫频拼接的中远红外混频探测系统，具有较宽的中远红外检测带宽，降低了混频探测中对本振源线宽的要求，可实现较宽本振源线宽情况下中远红外光的高灵敏宽谱检测。
2、本专利技术是通过以下技术方案予以实现：一种扫频拼接的中远红外混频探测系统，包括：本振光源，本振光源的中心频率支持宽谱调谐，无窄线宽要求，高至几十ghz可用；红外光合束器，用于将本振光与待测信号光合束为一路光束；低温容器，用于提供低温环境，低温容器具有进光窗口，以便红外光合束器发出的光束进入容器内部；滤波组件，设于低温容器内部，对应进光窗口并接收入射光束，用于滤除入射光束的背景噪声；聚焦组件，设于低温容器内部，对应滤波组件的输出端设置，用于汇聚入射光束；混频探测器，设于低温容器内部，接收聚焦组件发出的汇聚光束并将光信号转换为电信号；隔离器，设于低温容器内部，输入端连接混频探测器，输出端连接放大器，用于降低电路中的回波干扰；放大器，设于低温容器内部，用于放大电信号的功率；频谱分析仪，连接放大器的输出端，用于检测电信号所携带的频谱信息；控制与计算模块，连接本振光源和频谱分析仪，用于控制本振光源的本振光频率，接收本振光源当前输出的光频信息，接收频谱分析仪输出的中频信息，拼接不同本振光频率下测得的频谱信息，形成近似的宽带测量结果；控制与计算模块被配置为：
3、根据测量需要，确定整体测量的中频频率ωm和分段拼接的总段数n，其中等效测量的总带宽b＝2ωm，则单次测量的测量带宽为δf＝ωm/n，δf不大于测量中所使用频谱分析仪的最大测量带宽；
4、控制本振光源输出光的中心频率，使本振光与信号光的频率差值，即中频频率依次为fn(n＝1,2,3……n)；其中，f1＝ωm，fn＝δf，相邻两个中频序列的频率差值fn–fn+1＝δf；获取并记录每段中频频率的δf带宽内的频谱数据，即总计有n段带宽为δf的频谱数据；
5、将测量得到的n段频谱数据依次首尾相接拼接在一起获取总的测量频谱数据d；将每段中频fn对应的频谱数据视为数组xn，即有d＝[x1,x2,x3……xn]；依照数组d，绘制出中频频率为ωm时等效测量总带宽b的左半带宽内的测量结果。
6、在该技术方案中，基于“测量窄带宽信息——本振源偏移——测量窄带宽信息——本振源偏移”的测量方案循环进行，最后对窄带宽频谱进行拼接以实现宽带测量，避开了电子带宽的限制。
7、根据本专利技术提供的扫频拼接的中远红外混频探测系统，优选地，还包括：电子滤波器，设于放大器与频谱分析仪之间，用于提升电信号的信噪比，降低电路内部的固有噪声。
8、根据本专利技术提供的扫频拼接的中远红外混频探测系统，优选地，低温容器为杜瓦罐。
9、根据本专利技术提供的扫频拼接的中远红外混频探测系统，优选地，混频探测器的耦合天线根据待测信号光的波长进行设计，以增强对光能量的耦合效率。
10、根据本专利技术提供的扫频拼接的中远红外混频探测系统，优选地，混频探测器包括：超导热电子测热辐射仪或超导纳米线单光子检测器。
11、根据本专利技术提供的扫频拼接的中远红外混频探测系统，优选地，频谱分析仪的测量带宽与混频探测器、隔离器、放大器、电子滤波器和电信号导线的带宽相匹配。
12、本专利技术取得的有益效果至少包括：基于本专利技术公开的上述技术方案，降低了对本振源的线宽要求，相关设备和器件的获取成本更低；基于可调谐本振光源进行多段测量，采用扫频拼接方式获取信号光的近似功率谱，分段越多，则对实际功率谱的还原效果越好，即使本振源线宽大于中频频率或电子器件带宽小于中频频率，仍可实现较高精度的检测结果。
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1.一种扫频拼接的中远红外混频探测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的扫频拼接的中远红外混频探测系统，其特征在于，还包括：电子滤波器，设于所述放大器与所述频谱分析仪之间，用于提升电信号的信噪比，降低电路内部的固有噪声。
3.根据权利要求1所述的扫频拼接的中远红外混频探测系统，其特征在于，所述低温容器为杜瓦罐。
4.根据权利要求1所述的扫频拼接的中远红外混频探测系统，其特征在于，所述混频探测器的耦合天线根据待测信号光的波长进行设计，以增强对光能量的耦合效率。
5.根据权利要求4所述的扫频拼接的中远红外混频探测系统，其特征在于，混频探测器包括：超导热电子测热辐射仪或超导纳米线单光子检测器。
6.根据权利要求2所述的扫频拼接的中远红外混频探测系统，其特征在于，所述频谱分析仪的测量带宽与所述混频探测器、所述隔离器、所述放大器、所述电子滤波器和电信号导线的带宽相匹配。
【技术特征摘要】
1.一种扫频拼接的中远红外混频探测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的扫频拼接的中远红外混频探测系统，其特征在于，还包括：电子滤波器，设于所述放大器与所述频谱分析仪之间，用于提升电信号的信噪比，降低电路内部的固有噪声。
3.根据权利要求1所述的扫频拼接的中远红外混频探测系统，其特征在于，所述低温容器为杜瓦罐。
4.根据权利要求1所述的扫频拼接的中远红外混频探测系统，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨霄，张晓宝，常超，罗治福，刘晓宇，王日德，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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