一種寬波段高靈敏度紅外光譜輻射計的製作方法
2023-04-25 09:18:41 1
本發明屬於紅外光譜輻射計的技術領域，特別是涉及一種寬波段高靈敏度紅外光譜輻射計。
背景技術：
紅外光譜輻射計是用於測量軍艦、飛機、坦克、紅外幹擾彈等目標的光譜輻射特性及煙幕彈的紅外光譜透射比的儀器。紅外光譜輻射計既可以在自動迴轉臺上跟蹤活動目標並進行測量，又可以放在三腳架上對固定目標進行測量。能實時顯示目標的光譜輻射強度曲線和光譜輻射強度值。
基於漸變濾光片分光方式的紅外光譜輻射計具有結構簡單、環境適應性好、測試速度快等優點，被廣泛應用。傳統的基於漸變濾光片分光的紅外光譜輻射計包括入射鏡頭、斬光器、光闌、漸變濾光片、聚焦鏡組、探測器等，如圖1所示的一種傳統的基於漸變濾光片分光的紅外光譜輻射計結構示意圖，包括第一非球面反射鏡1和第二非球面反射鏡2組成的入射鏡頭、斬光器3、光闌4、漸變濾光片5、由第一反射鏡6和第二反射鏡7組成的聚焦鏡組、以及紅外探測器8。但是，傳統的基於漸變濾光片分光的紅外光譜輻射計的這種結構具有幾個缺點：
(1)在漸變濾光片與探測器處兩次聚焦。由於漸變濾光片與光闌本身有一定厚度，加上其夾具與電機固定裝置，光闌與漸變濾光片之間難免存在一定前後距離，難以保證光闌處於焦點位置，但實際應用中，光闌對視場的控制要求其儘量處於焦點處，因此，傳統的基於漸變濾光片分光的紅外光譜輻射計的這種結構無法實現儀器良好的視場控制。
(2)採用共軸反射鏡進行聚焦。由於共軸反射鏡中間有通孔，造成大量入射光損失，在靈敏度要求高的情況下難以達到要求。
現有的大多數紅外光譜輻射計均存在上述兩種問題。例如，論文「紅外光譜輻射計的研製」(紅外與雷射工程，第28卷第2期，第14～17頁，1999年4月)與論文「雙通道紅外光譜輻射計的研製及標定」(光學技術，第32卷第5期，第773～778頁，2006年9月)均採用兩次聚焦方式，通過共軸反射鏡組聚焦。
綜上所述，現有技術中對於紅外光譜輻射計採用兩次聚焦方式無法獲得較好的視場控制效果的問題，以及採用共軸反射鏡造成大量入射光損失的問題，尚缺乏有效的解決方案。
技術實現要素：
本發明為了克服的現有技術中對於紅外光譜輻射計採用兩次聚焦方式無法獲得較好的視場控制效果的問題，以及採用共軸反射鏡造成大量入射光損失的問題，提供一種寬波段高靈敏度紅外光譜輻射計。有效確保了光闌的視場控制效果，並且實現了大幅度降低入射光的能量損失，提高了儀器測試靈敏度。
為了實現上述目的，本發明採用如下一種技術方案：
一種寬波段高靈敏度紅外光譜輻射計，包括：入射鏡頭、斬光器、光闌、兩組離軸拋物面聚焦鏡組、漸變濾光片和探測器；入射輻射通過入射鏡頭接收會聚到所述光闌處進行視場控制，通過一組離軸拋物面聚焦鏡組會聚到漸變濾光片上進行分光，隨後通過另一組離軸拋物面聚焦鏡組會聚到探測器轉化為電信號。
進一步的，所述入射鏡頭包括非球面反射主鏡和非球面反射次鏡，入射輻射通過所述非球面反射主鏡折射至所述非球面反射次鏡，通過所述非球面反射次鏡會聚到所述光闌處進行視場控制。
進一步的，兩組離軸拋物面聚焦鏡組包括第一離軸拋物面聚焦鏡組和第二離軸拋物面聚焦鏡組；
所述第一離軸拋物面聚焦鏡組設置於所述光闌與所述漸變濾光片之間，用於將會聚到所述光闌的出射光再次會聚到漸變濾光片上進行分光；
所述第二離軸拋物面聚焦鏡組設置於所述漸變濾光片與所述探測器之間，用於將會聚到所述漸變濾光片的出射光再次會聚到探測器上轉化為電信號。
進一步的，所述第一離軸拋物面反射鏡組包括第一離軸拋物面反射鏡和第二離軸拋物面反射鏡，所述第一離軸拋物面反射鏡和第二離軸拋物面反射鏡呈中心對稱設置；
所述光闌的出射光經過所述第一離軸拋物面反射鏡後變為平行的光束；
所述第二離軸拋物面反射鏡將平行的光束會聚到漸變濾光片上進行分光。
進一步的，所述第二離軸拋物面反射鏡組包括第三離軸拋物面反射鏡和第四離軸拋物面反射鏡，所述第三離軸拋物面反射鏡和第四離軸拋物面反射鏡呈中心對稱設置；
所述漸變濾光片的出射光經過所述第三離軸拋物面反射鏡後變為平行的光束；
所述第四離軸拋物面反射鏡將平行的光束會聚到探測器上轉化為電信號。
進一步的，所述第一離軸拋物面反射鏡鍍高反射膜，提高其在整個工作紅外波段的透過率。
進一步的，所述第二離軸拋物面反射鏡鍍高反射膜，提高其在整個工作紅外波段的透過率。
進一步的，所述第三離軸拋物面反射鏡鍍高反射膜，提高其在整個工作紅外波段的透過率。
進一步的，所述第四離軸拋物面反射鏡鍍高反射膜，提高其在整個工作紅外波段的透過率。
進一步的，所述探測器採用紅外探測器。
與現有技術相比，本發明的有益效果：
(1)本發明的一種寬波段高靈敏度紅外光譜輻射計，通過兩組離軸拋物面聚焦鏡組的巧妙設計，將目標寬波段紅外輻射在光闌、漸變濾光片、探測器三處進行聚焦，確保視場控制效果，保證漸變濾光片分光的解析度，保證探測器探測能量強度；
(2)本發明的一種寬波段高靈敏度紅外光譜輻射計，漸變濾光片與探測器處聚焦均採用離軸拋物面聚焦鏡組方式，所有離軸拋物面聚焦鏡組中的離軸拋物面反射鏡均鍍高反射膜，提高其在整個工作紅外波段的透過率，大大降低了入射光能量損失，大大提高了目標寬波段紅外輻射的傳輸效率，從而在整體上提高儀器測試靈敏度與準確度。
附圖說明
構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用於解釋本申請，並不構成對本申請的不當限定。
圖1為一種傳統的基於漸變濾光片分光的紅外光譜輻射計結構示意圖；
圖2為本發明一種寬波段高靈敏度紅外光譜輻射計結構示意圖；
其中，1-第一非球面反射鏡，2-第二非球面反射鏡，3-斬光器，4-光闌，5-漸變濾光片，6-第一反射鏡，7-第二反射鏡，8-紅外探測器，9-非球面反射主鏡，10-非球面反射次鏡，11-斬光片，12-光闌，13-第一離軸拋物面反射鏡，14-第二離軸拋物面反射鏡，15-漸變濾光片，16-第三離軸拋物面反射鏡，17-第四離軸拋物面反射鏡，18-紅外探測器。
具體實施方式：
應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。
需要注意的是，這裡所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這裡所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括複數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語「包含」和/或「包括」時，其指明存在特徵、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。
實施例1：
正如背景技術所介紹的，現有技術中對於紅外光譜輻射計存在採用兩次聚焦方式無法獲得較好的視場控制效果的問題，以及存在採用共軸反射鏡造成大量入射光損失的問題，提供一種寬波段高靈敏度紅外光譜輻射計。有效確保了光闌的視場控制效果，並且實現了大幅度降低入射光的能量損失，提高了儀器測試靈敏度。
本申請的一種典型的實施方式中，採用如下技術方案：
一種寬波段高靈敏度紅外光譜輻射計，包括：入射鏡頭、斬光器、光闌、兩組離軸拋物面聚焦鏡組、漸變濾光片和探測器；入射輻射通過入射鏡頭接收會聚到所述光闌處進行視場控制，通過一組離軸拋物面聚焦鏡組會聚到漸變濾光片上進行分光，隨後通過另一組離軸拋物面聚焦鏡組會聚到探測器轉化為電信號。
實施例2：
正如背景技術所介紹的，現有技術中對於紅外光譜輻射計存在採用兩次聚焦方式無法獲得較好的視場控制效果的問題，以及存在採用共軸反射鏡造成大量入射光損失的問題，提供一種寬波段高靈敏度紅外光譜輻射計。有效確保了光闌的視場控制效果，並且實現了大幅度降低入射光的能量損失，提高了儀器測試靈敏度。
本申請的一種典型的實施方式中，如實施例1所述的一種寬波段高靈敏度紅外光譜輻射計，如圖2所示，
在本實施例中，所述探測器採用紅外探測器18。
包括：依次放置的非球面反射主鏡9、非球面反射次鏡10、斬光片11、光闌12、由第一離軸拋物面反射鏡13與第二離軸拋物面反射鏡14組成的第一離軸拋物面聚焦鏡組、漸變濾光片15，由第三離軸拋物面反射鏡16和第四離軸拋物面反射鏡17組成的第二離軸拋物面聚焦鏡組、紅外探測器18。
目標寬波段紅外輻射的入射輻射通過所述非球面反射主鏡9折射至所述非球面反射次鏡10，通過所述非球面反射次鏡10經過斬光片11會聚到所述光闌12處進行視場控制。
所述第一離軸拋物面聚焦鏡組用於將會聚到所述光闌的出射光再次會聚到漸變濾光片上進行分光；
所述第二離軸拋物面聚焦鏡組設置於所述漸變濾光片與所述探測器之間，用於將會聚到所述漸變濾光片的出射光再次會聚到探測器上轉化為電信號。
所述第一離軸拋物面反射鏡組包括第一離軸拋物面反射鏡13和第二拋物面反射鏡14，所述第一離軸拋物面反射鏡13和第二離軸拋物面反射鏡14呈中心對稱設置；
所述光闌12的出射光經過所述第一離軸拋物面反射鏡13後變為平行的光束；
所述第二離軸拋物面反射鏡14將平行的光束會聚到漸變濾光片15上進行分光。
所述第二離軸拋物面反射鏡組包括第三離軸拋物面反射鏡16和第四離軸拋物面反射鏡17，所述第三離軸拋物面反射鏡16和第四離軸拋物面反射鏡17呈中心對稱設置；
所述漸變濾光片15的出射光經過所述第三離軸拋物面反射鏡16後變為平行的光束；
所述第四離軸拋物面反射鏡17將平行的光束會聚到紅外探測器18上轉化為電信號。
所述第一離軸拋物面反射鏡13鍍高反射膜，在本實施例中，第一離軸拋物面反射鏡13鍍金或鍍銀，提高其在整個工作紅外波段的透過率。
所述第二離軸拋物面反射鏡14鍍高反射膜，提高其在整個工作紅外波段的透過率。
所述第三離軸拋物面反射鏡16鍍高反射膜，提高其在整個工作紅外波段的透過率。
所述第四離軸拋物面反射鏡17鍍高反射膜，提高其在整個工作紅外波段的透過率。
與現有技術相比，本發明的有益效果：
(1)本發明的一種寬波段高靈敏度紅外光譜輻射計，通過兩組離軸拋物面聚焦鏡組的巧妙設計，將目標寬波段紅外輻射在光闌、漸變濾光片、紅外探測器三處進行聚焦，確保視場控制效果，保證漸變濾光片分光的解析度，保證探測器探測能量強度；
(2)本發明的一種寬波段高靈敏度紅外光譜輻射計，漸變濾光片與探測器處聚焦均採用離軸拋物面聚焦鏡組方式，所有離軸拋物面聚焦鏡組中的離軸拋物面反射鏡均鍍高反射膜，提高其在整個工作紅外波段的透過率，大大提高了目標寬波段紅外輻射的傳輸效率，從而在整體上提高儀器測試靈敏度與準確度。
上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但以上所述僅為本申請的優選實施例而已，並非對本發明保護範圍的限制，對於本領域的技術人員來說，本申請可以有各種更改和變化。所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改、等同替換或變形仍在本發明的保護範圍以內。