[发明专利]一种基于非线性频率上转换的红外单光子探测设备

说明书

技术领域

本发明专利属于量子通信技术领域，尤其涉及一种基于非线性频率上转换的红外单光子探测设备。

背景技术

2微米波段的弱光信号检测被广泛应用于环境的气体监测、生命科学、化学分析等诸多领域，因为诸多重要化学气体成分比如二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮等在2微米波段都有很强的吸收峰，尤其是二氧化碳在这一波段的吸收峰强度比1.6微米波段要强将近70倍。而二氧化碳作为温室效应的主要气体，备受关注，因此在环境气体检测中，利用高灵敏度的中红外探测器来检测二氧化碳等成分对于温室效应的研究控制、污染源的排放定位有着举足轻重的作用。然而传统的中红外探测系统的灵敏度不够高，对于很多微弱信号无法及时准确的做出检测判断。利用单光子探测器来实现对2微米波段的检测将提高其可测量精度和测量范围。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明专利的目的在于提供一种结构合理，针对性强，利用周期性极化铌酸锂波导的非线性和频作用将2微米的待测信号光与1550nm的泵浦光通过和频作用上转换为860nm附近的近红外光，然后利用硅单光子探测器来探测环境的二氧化碳和一氧化碳等气体浓度，具有广泛的应用前景，适于推广应用。

为了实现上述目的，本发明专利采用的技术方案如下：

该基于非线性频率上转换的红外单光子探测设备，包括：警示灯，控制器，蜂鸣器，开关，复位按钮，量程旋钮，显示器，安装板，报警模块，处理模块，图像显示模块，数据传输模块，无线网卡模块，存储模块，硅单光子探测模块，铌酸锂波导模块，所述警示灯设置在所述控制器的顶部，所述蜂鸣器设置在所述控制器的一侧，所述控制器的正面设置有所述显示器，所述显示器下方设置有所述量程旋钮、所述复位按钮和所述开关，所述控制器内部设置有所述安装板，所述安装板安装有所述报警模块、所述处理模块、所述图像显示模块、所述数据传输模块、所述无线网卡模块、所述存储模块、所述硅单光子探测模块和所述铌酸锂波导模块。

通过采用上述技术方案，该基于非线性频率上转换的红外单光子探测设备，包括：警示灯，控制器，蜂鸣器，开关，复位按钮，量程旋钮，显示器，安装板，报警模块，处理模块， 图像显示模块，数据传输模块，无线网卡模块，存储模块，硅单光子探测模块，铌酸锂波导模块，所述警示灯设置在所述控制器的顶部，所述蜂鸣器设置在所述控制器的一侧，所述控制器的正面设置有所述显示器，所述显示器下方设置有所述量程旋钮、所述复位按钮和所述开关，所述控制器内部设置有所述安装板，所述安装板安装有所述报警模块、所述处理模块、所述图像显示模块、所述数据传输模块、所述无线网卡模块、所述存储模块、所述硅单光子探测模块和所述铌酸锂波导模块，所述硅单光子探测模块和所述铌酸锂波导模块连接，利用周期性极化的所述铌酸锂波导模块非线性和频作用将2微米的待测信号光与1550nm的泵浦光通过和频作用上转换为860nm附近的近红外光，然后利用所述硅单光子探测模块来探测环境的二氧化碳和一氧化碳等气体浓度，所述数据传输模块与所述无线网卡模块连接，所述无线网卡模块能够实现装置与外部设备间的数据信息交换，所述图像显示模块与所述处理模块连接，所述处理模块将环境气体成分信息传递给所述图像显示模块，经分析后传递给所述显示器进行实时显示，所述报警模块与所述蜂鸣器和所述警示灯连接，当装置检测环境二氧化碳或一氧化碳浓度超标时，所述报警模块控制所述蜂鸣器和所述警示灯工作，提醒用户注意。

本发明专利进一步设置为：所述硅单光子探测模块和所述铌酸锂波导模块连接。

通过采用上述技术方案，所述硅单光子探测模块和所述铌酸锂波导模块连接，利用周期性极化的所述铌酸锂波导模块非线性和频作用将2微米的待测信号光与1550nm的泵浦光通过和频作用上转换为860nm附近的近红外光，然后利用所述硅单光子探测模块来探测环境的二氧化碳和一氧化碳等气体浓度。

本发明专利进一步设置为：所述数据传输模块与所述无线网卡模块连接。

通过采用上述技术方案，所述数据传输模块与所述无线网卡模块连接，所述无线网卡模块能够实现装置与外部设备间的数据信息交换。

本发明专利进一步设置为：所述图像显示模块与所述处理模块连接。

通过采用上述技术方案，所述图像显示模块与所述处理模块连接，所述处理模块将环境气体成分信息传递给所述图像显示模块，经分析后传递给所述显示器进行实时显示。

本发明专利进一步设置为：所述报警模块与所述蜂鸣器和所述警示灯连接。