一种超微弱星光照度测量装置及方法与流程

文档序号:12783719阅读:来源:国知局

技术特征:

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任一所述的一种超微弱星光照度测量装置及方法,其特征在于,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。

6.一种使用权利要求1-5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。

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,所述超微弱星光照度数学模型为:

<mrow> <mi>E</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>A</mi> <mi>h</mi> <mi>c</mi> <mi>M</mi> </mrow> <mi>S</mi> </mfrac> <msubsup> <mo>&Integral;</mo> <msub> <mi>&lambda;</mi> <mn>1</mn> </msub> <msub> <mi>&lambda;</mi> <mi>n</mi> </msub> </msubsup> <msub> <mi>&eta;</mi> <mi>&lambda;</mi> </msub> <mo>&CenterDot;</mo> <mi>&lambda;</mi> <mo>&CenterDot;</mo> <msub> <mi>k</mi> <mi>&lambda;</mi> </msub> <mo>&CenterDot;</mo> <mi>d</mi> <mi>&lambda;</mi> </mrow>

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;

ηλ—波长为λ单色光的视见函数;

λ—入射光的波长;

kλ—波长为λ的光子数量在光子计数总量中所占的比例系数。

8.根据权利要求7所述的超微弱星光照度测量方法,其特征在于,所述kλ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。

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