[发明专利]一种低温辐射计用激光光束定位及控制系统

说明书

本发明提供了一种低温辐射计用激光光束定位及控制系统，激光光束依次经过所述第一直角棱镜、第二直角棱镜、平面反射镜通孔、真空窗口和视场光阑进入所述低温辐射计接收腔内；所述平面反射镜倾斜设置，所述激光光束的散射光经视场光阑反射，经平面反射镜反射至离轴抛物面镜，再由离轴抛物面镜聚焦并成像于CMOS探测器上；所述控制模块接收CMOS探测器反馈的信息，并控制二维平移台的移动。本发明提供的低温辐射计用激光光束定位及控制系统，能够自动纠正激光光束的偏离误差，确保了激光光束的精确入射，实现了激光功率完全入射到低温辐射计接收腔内。不仅有助于降低功率测量的不确定度、提高功率测量准确性，同时也提高了辐射定标的精度。

技术领域

本发明涉及低温辐射计，尤其涉及一种低温辐射计用激光光束定位及控制系统。

背景技术

目前低温绝对辐射计在许多国家级计量研究机构中已成为光学辐射功率测量的基准，新型低温绝对辐射计具有最优的测量不确定度。在低温绝对辐射计新技术的支持下，激光功率测量的不确定度在几微瓦到几毫瓦的功率范围内可以达到优于0.01％的水平。随着低温绝对辐射计应用范围的不断扩大，且光学探测器的种类多种多样，迫切需要在不增大其测量不确定度的前提下，扩展其作为定标基准源的标准传递能力。

一般采用高稳定激光作为低温绝对辐射计的辐射定标光源，如何确保激光功率的完全入射到低温绝对辐射计的接收腔，成为保持最优测量不确定度、保证功率测量准确性的首要因素。同时，由于真空窗口的存在，必然带来散射影响，监测散射光的影响也是降低测量不确定度的关键。

目前通常在激光光路中增加具有散射光测量、光束定位的模块，其中具有典型代表的是美国国家标准技术研究所(NIST)的多功能低温绝对辐射计中设计的光阑部件(J.M.Houston,NIST Reference Cryogenic Radiometer Designed for VersatilePerformance.Metrologia,43,S31–S35.)。该光阑部件由1个离轴抛物面反射镜、1个硅光电二极管和1片光阑组成，离轴抛物面反射镜的中间有孔，允许激光束从中间穿过。该光阑部件采用离轴抛物面反射镜收集激光束周围的散射光，并将散射光反射至位于其焦平面处的硅光电二极管上以进行测量。该光阑部件安装在探测器模块前方，可以通过判断硅光电二极管的响应的大小可以实现激光束的粗略定位：当激光束位于反射镜通孔中心时，硅光电二极管的响应最小；当激光束逐渐偏离反射镜通孔中心时，硅光电二极管的响应逐渐增大；当激光束完全入射到反射镜上时，硅光电二极管的响应最大。

目前通常在激光光路中增加具有散射光测量、光束定位的模块，其基本光路如图1所示。光阑部件由离轴抛物面镜70、硅光电二极管和光阑51组成，离轴抛物面镜70的中间有通孔，允许激光束从中间穿过，然后通过光阑51，入射到低温辐射计接收腔60内。激光束周围的散射光由离轴抛物面镜70收集，并反射至位于其焦平面处的硅光电二极管上以进行测量，并可通过判断硅光电二极管的响应的大小可以实现激光束的粗略定位。

现有模块的主要缺点是：仅能反馈激光光束是否偏离，不能反馈激光光束偏离的具体方位，不便于调节纠正；仅能通过人为判断并进行操作调节，没有自动控制调节功能；且一般安装于真空室内，不便于操作。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供一种能够最大程度降低测量不确定度、提高功率测量准确性，同时可以根据激光光束的空间位置信息对激光光束进行自动纠偏的低温辐射计用激光光束定位及控制系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：