[发明专利]一种超微弱星光照度测量装置及方法

说明书

本发明提供了一种超微弱星光照度测量装置及方法，装置包括光学镜头、分束器、测量通道Ⅰ、测量通道Ⅱ和数据处理器；光学镜头与分束器相连，测量通道Ⅰ和测量通道Ⅱ分别连接于分束器和数据处理器之间；测量通道Ⅰ包括光电探测器Ⅰ、前置放大器Ⅰ和光子计数器Ⅰ；测量通道Ⅱ包括单色器、光电探测器Ⅱ、前置放大器Ⅱ、光子计数器Ⅱ。本装置使用两条测量通道对光子数进行计数测量，得到光子计数总量的同时获得单色光的光子数，可得到光子计数总量中不同波长光子的比例，同时计数准确，且不必重复进行测量，同时对光束中的光能光谱分布进行测量，可提高光照度测量精度，能够实现10^‑13lx超微弱星光照度的测量。

技术领域

本发明涉及星光照度测量领域，尤其是一种信噪比低、测量精度高的超微弱星光照度测量装置及方法。

背景技术

目前，随着光电探测技术的发展，在空间目标探测、星光导航和生物医疗等领域对对微弱光照度的测量也提出了越来越高的测量要求，比如星光模拟器由当前的4等星(大约10^-3lx)扩展到7等星(大约10^-9lx)，lx为勒克斯，照度的国际单位；空间探测目标的照度大约在10^-11lx水平；生物医疗领域的荧光照度甚至更低，而当前的微光照度计仅能达到10^-3～10^-5lx，远远达不到当前这些前沿领域的微光照度测量需求。

典型的照度计是由余弦校正器、滤光片、探测器、数据处理器组成，在强光照度测量中表现出较高的测量重复性和精度，但是在超微弱星光测量中信噪比极低，甚至无法捕获光信号。

发明内容

本发明的目的是提供一种超微弱星光照度测量装置及方法，解决星光照度计精度差、不能实现超微弱星光测量的问题。

具体的，本发明提供了一种超微弱星光照度测量装置，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。

进一步地，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。

进一步地，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，保证入射光全部进入光学镜头的范围内，进行能量聚集。

进一步地，所述分束器(2)光学口径为20mm×20mm×20mm，镀有50％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％，分束器(2)将入射光束分为两路，并且尽可能减少入射光束的损失，即减少反射光，增加透射光。

进一步地，所述单色器(6)光谱范围0.4μm～0.8μm，光谱分辨率2nm±1，波长位置重复精度±1nm，NA值为0.4，对单色器(6)进行调节，可获得不同光谱范围内不同波长的单色光。

特别地，一种所述测量装置的超微弱星光照度测量方法，包括以下步骤：