[发明专利]一种测试超低背景散射的弱光探测系统

说明书

本发明公开一种测试超低背景散射的弱光探测系统，包括：光源模块、参考光束模块、分束镜模块、4f系统模块和探测器模块；所述光源模块发出的光经过分束镜模块分成两束，一束光经过所述参考光束模块进入所述探测器模块，另一束光射到待探测系统产生杂散射光，杂散射光再经过所述分束镜模块和所述4f系统模块进入所述探测器模块。本发明具有超高的敏感度，且系统本身具有超低的背景噪声。

本发明涉及光学测量技术领域，特别是涉及一种测试超低背景散射的弱光探测系统。

背景技术

引力波探测是当下最重要的科学探索任务之一，目前世界各国都已经建立起了地基的引力波天文台来探测引力波。空间引力波探测相比地面引力波探测来说，由于干涉臂可以选取的很长，可以匹配到地基干涉系统探测不到的引力波信号的频段，是已有的系统如LIGO，VIRGO，TAMA 300和GEO 600的直接补充。卫星之间的距离为5×10⁹m，假设卫星A发射的激光功率为1W，卫星B接收到的光功率大约为100pW，这就要求光学系统本身的杂散光功率需要控制在10^-10以下。测试这样微弱的杂散光，除了探测系统具有超高的敏感度外，还需要探测系统本身具有超低的背景噪声。

空间引力波探测和地基的天文台一样是干涉测量，但是在卫星间光信号传播由于距离远的多，因此面临着比地基探测更多的问题。首先是功率衰减的问题，激光在卫星间传播的衰减为10^-10，而星载望远镜本身既要发射激光信号也要接受来自其他卫星的激光信号，那么来自光学平台以及星载望远镜的杂散光功率必须限制在10^-10以下，否则杂散光带来的相位噪声会影响干涉测量的精度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种测试超低背景散射的弱光探测系统，具有超高的敏感度，系统本身具有超低的背景噪声，能够探测在空间引力波探测实验中的微弱背景散射噪声，从而确保引力测量的精确度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种测试超低背景散射的弱光探测系统，包括：光源模块、参考光束模块、分束镜模块、4f系统模块和探测器模块；所述光源模块发出的光经过分束镜模块分成两束，一束光经过所述参考光束模块进入所述探测器模块，另一束光射到待探测系统产生杂散射光，杂散射光再经过所述分束镜模块和所述4f系统模块进入所述探测器模块。

进一步地，所述光源模块包括光源装置和光束处理装置，所述光源装置发出的光进入所述光束处理装置进行整形和准直。

进一步地，所述参考光束模块包括光衰减片、声光调制器和反射镜；经所述分束镜模块分成的一束光依次通过所述光衰减片、所述声光调制器后，由所述反射镜反射至所述探测器模块。

进一步地，所述分束镜模块包括分束镜一和分束镜二；所述分束镜一将光分成两束，一束进入所述参考光束模块，另一束经所述分束镜二射到待测系统，得到杂散射光，杂散射光再经所述分束镜二进入所述4f系统模块。

进一步地，所述4f系统模块包括聚光透镜一、光阑一和聚光透视镜二；杂散射光经过所述聚光透视镜一和所述光阑一折射到所述聚光透视镜二上，在所述聚光透镜一和所述聚光透镜二之间设置所述光阑一，所述光阑一对杂散射光外围部分遮拦，杂散射光经过所述聚光透镜二进入所述探测器模块。

进一步地，所述探测器模块包括透镜、光阑二和探测器装置；所述透镜将所述参考光束模块入射来的参考光反射，参考光穿过所述透镜和所述光阑二后进入所述探测器装置；待测系统的杂散射光经过所述透镜穿过所述光阑二后进入所述探测器装置。

本发明的有益效果在于：

本发明系统本身具有超低的背景噪声，还具有超高的敏感度，能够探测在空间引力波探测实验中的微弱背景散射噪声，从而确保引力测量的精确度。

附图说明