[发明专利]一种超微弱星光照度测量装置及方法

权利要求书

1.一种超微弱星光照度测量装置，其特征在于，包括光学镜头(1)、分束器(2)、测量通道Ⅰ、测量通道Ⅱ和数据处理器(10)；

所述光学镜头(1)与分束器(2)相连，所述测量通道Ⅰ和测量通道Ⅱ分别连接于分束器(2)和数据处理器(10)之间；

所述测量通道Ⅰ包括光电探测器Ⅰ(3)、前置放大器Ⅰ(4)和光子计数器Ⅰ(5)；

所述光电探测器Ⅰ(3)与分束器(2)相连接，其后依次连接前置放大器Ⅰ(4)和光子计数器Ⅰ(5)，光子计数器Ⅰ(5)与数据处理器(10)相连接；

所述测量通道Ⅱ包括单色器(6)、光电探测器Ⅱ(7)、前置放大器Ⅱ(8)、光子计数器Ⅱ(9)；

所述单色器(6)与分束器(2)相连，单色器(6)后依次连接光电探测器Ⅱ(7)、前置放大器Ⅱ(8)和光子计数器Ⅱ(9)，光子计数器Ⅱ(9)与数据处理器(10)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种超微弱星光照度测量装置，其特征在于，所述光学镜头(1)包括一光阑，光阑的通光孔为直径D的圆通孔，该光阑通光孔的直径D是光学镜头(1)的有效口径。

3.根据权利要求2所述的一种超微弱星光照度测量装置，其特征在于，所述光学镜头(1)的有效口径D小于星光模拟器出瞳尺寸D′，视场角2β大于入射光束的发散角2α。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种超微弱星光照度测量装置，其特征在于，所述分束器(2)光学口径为20mm×20mm×20mm，镀有半反半透膜层，光线入射和出射端面镀0.4μm～0.8μm光学减反膜，单个表面透射率不低于98％。

5.根据权利要求4所述的一种超微弱星光照度测量装置，其特征在于，所述单色器(6)光谱范围0.4μm～0.8μm，光谱分辨率2±1nm，波长位置重复精度±1nm，NA值为0.4。

6.一种使用权利要求1-5任一所述测量装置的超微弱星光照度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、入射光束经过光学镜头(1)进行光通量收集，经过分束器(2)将入射光束分为两路；

步骤二、入射光束一路汇聚在光电探测器Ⅰ(3)的光敏面上，进行光电转换，输出电信号；另一路进入单色器(6)上，进行色散分光，得到波长为λ的单色光；

步骤三、光电探测器Ⅰ(3)将输出的电信号经过前置放大器Ⅰ(4)进行放大；再经过光子计数器Ⅰ(5)对光子进行高精度计数，对入射光的光子数进行计数，得到光子计数总量；

步骤四、色散分光后的单色光汇聚在光电探测器Ⅱ(7)的光敏面上，进行光电转换，将光信号转换为电信号；光电探测器Ⅱ(7)将输出的电信号经过前置放大器Ⅱ(8)进行放大；再经过光子计数器Ⅱ(9)对光子进行计数，得到波长为λ的光子数，对待测光束中的光能光谱分布进行测量；

步骤五、对单色器(6)进行调节，则可得到不同波长的单色光，重复步骤三和步骤四；

步骤六、光子计数器Ⅰ(5)和光子计数器Ⅱ(9)的测量数值作为输入数据传输给数据处理器(10)，运用超微弱星光照度数学模型得到光照度；

所述超微弱星光照度数学模型为：

其中，E—光照度；

A—暗视觉条件下单色光(波长为507nm)的绝对光谱效率值；

h—普朗克常数；

c—光在真空中的速度；

M—光子计数器Ⅰ(5)所计数得到的光子计数总量；

S—光学镜头入瞳面积，指光阑通光孔的面积，具体为S＝(ΠD²)/4；

η_λ—波长为λ单色光的视见函数；

λ—入射光的波长；

k_λ—波长为λ的光子数量在光子计数总量中所占的比例系数。

7.根据权利要求6所述的超微弱星光照度测量方法，其特征在于，所述k_λ为光子计数器Ⅱ(9)所计数得到的波长为λ的光子数与光子计数器Ⅰ(5)所计数得到的光子计数总量之比。