CN113484925A - 近红外量子光场成像探测仪 - Google Patents

Abstract

本申请公开了近红外量子光场成像探测仪，包括晶体、定焦镜头、支架、温度传感器、变频控制驱动器以及温控器，所述温控器跟所述支架相接，所述变频控制驱动器与所述温控器相接，所述温度传感器的接口跟所述变频控制驱动器相接，所述温度传感器的探头跟所述支架相接，所述支架用于跟晶体配合；所述变频控制驱动器用于驱动温控器的触发频率，所述变频控制驱动器触发时的脉冲宽度不变。

Description

近红外量子光场成像探测仪

技术领域

本发明涉及量子领域，尤其涉及一种近红外量子光场成像探测仪。

背景技术

目前量子光场的制备是由单频激光器通过各类晶体共同作用产生的。量子光场生成中的稳定因素之一就是需要极高的晶体温度控制精度，。目前温度控制都是工业中较为常规的电流大小控制，其精度和稳定性都影响着量子光场制备的稳定性。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种近红外量子光场成像探测仪。

本发明采取的技术方案如下：

本发明首先提供一种控制近红外量子光场成像探测仪中晶体温度的方法，

一种晶体温度控制方法，包括支架、温度传感器、变频控制驱动器以及温控器，所述温控器跟所述支架相接，所述变频控制驱动器与所述温控器相接，所述温度传感器的接口跟所述变频控制驱动器相接，所述温度传感器的探头跟所述支架相接，所述变频控制驱动器用于驱动温控器的触发频率，所述变频控制驱动器触发时的脉冲宽度不变。

本种晶体温度控制方法中，温度传感器用于获取支架的温度，控温器用于对支架加热，支架用于放置晶体，变频控制驱动器通过温度传感器探测支架的温度，来驱动温度控制的触发频率，模拟电流大小来驱动温控器，温控器对支架进行加热，其中触发时的脉冲宽度不变，从而达到对晶体温度高精度的要求。而变频方式实现不同种类晶体对温度范围的要求。本方法提高了不同晶体对温度的适用范围和能力。

可选的，所述支架包括盖支架以及托支架，所述盖支架与托支架之间用于放置晶体。

具体晶体夹在盖支架与托支架的凹槽内。

可选的，还包括底座，所述托支架设置于底座上，所述温控器设置于底座与托支架之间。

基于上述控制晶体温度的方法，本发明进一步提供一种用于近红外量子光场成像探测仪中的量子光场的成像系统。

一种量子光场成像系统，包括晶体以及定焦镜头，还包括支架，温度传感器、变频控制驱动器以及温控器，所述温控器跟所述支架相接，所述变频控制驱动器与所述温控器相接，所述温度传感器的接口跟所述变频控制驱动器相接，所述温度传感器的探头跟所述支架相接，所述支架用于跟晶体配合。

因为量子光成像系统中需要用使用到晶体，激光照射到晶体上，而后产生量子光，量子光穿过定焦镜头成像，本系统中由于使用到了晶体，为了保证成像必须控制晶体的温度，所以采用支架，温度传感器、变频控制驱动器以及温控器，通过采用支架、温度传感器等零部件来控制晶体的温度，实现对晶体的精准控温。本成像系统采用上述的晶体温度控制方法来控制晶体的温度。

可选的，所述定焦镜头包括第一透镜片、第二透镜片以及第三透镜片，所述第二透镜片位于第一透镜片与第三透镜片之间。

本成像系统为了保证成像时对成像光吸收小，同时保证成像质量，提供了一种成像镜头，成像时光线一次经由第一透镜片、第二透镜片以及第三透镜片，最后汇聚在成像面上。镜头结构组成为：第一透透镜片为正弯月透镜，光焦度为正，近红外介质材料为硫化锌；第二透镜片为平凹透镜，光焦度为负，材料为普通光学玻璃；第三透镜片为负弯月透镜，光焦度为负，材料为普通光学玻璃。其中第一镜面与第二镜面分别是第一透镜片的两个表面，第三镜面与第四镜面分别是第二透镜片的两个表面，第五镜面与第六镜面分别是第三透镜片的两个表面，这些表面镀有减反膜。

可选的，所述第一透镜片的两侧分别为第一镜面与第二镜面，所述第二透镜片的两侧分别为第三镜面与第四镜面，所述第三透镜片的两侧分别为第五镜面与第六镜面，所述第一镜面为凸镜面，所述第二镜面为凹镜面，所述第三镜面为凹镜面，所述第四镜面为平镜面，所述第五镜面为凸镜面，所述第六镜面为凹镜面，所述第一镜面与第二镜面，所述第二透镜片位于第二镜面与第五镜面之间。

第二透镜片为平凹透镜，第四镜面为平面，这种设计有利于透镜加工，加工难度低，且在加入普通光学玻璃后整个镜头吸收率控制在1％以内，对弱光几乎无损失。

可选的，所述第一透镜片、第二透镜片以及第三透镜片上镀有减反膜。

可选的，所述第二透镜片为光学玻璃透镜片，所述第三透镜片为光学玻璃透镜片，所述第一透镜片为硫系玻璃透镜片。

可选的，所述支架包括盖支架与托支架，所述晶体夹在盖支架与托支架之间。

在上述成像系统的基础上上，本发明提供一种使用上述成像系统的近红外量子光场成像探测仪。

一种近红外量子光场成像探测仪，包括上述的量子光场成像系统。

探测仪主要由检测部分与控制处理部分两大主体组成。检测部分由激光器、压缩光场和成像系统组成，激光器、压缩广场以及成像系统采用高强度、轻型材料，保证设备的稳定性，各部分有机的结合在一起，互相嵌套，具有体积小、重量轻、易于照射成像等特点。控制处理系统将各类传感器、控制器集成于一体，包括一个小型液晶触摸屏已经多个按钮，便于操作使用。设备后端还具有多种数据接口，可以直接连接至电脑，便于后期的设备扩展以及数据信息处理。

本发明的有益效果是：变频控制驱动器通过温度传感器探测支架的温度，来驱动温度控制的触发频率，模拟电流大小来驱动温控器，温控器对支架进行加热，可以精确地调控晶体的温度，而变频方式实现不同种类晶体对温度范围的要求，提高了不同晶体对温度的适用范围和能力。

附图说明：

图1是晶体、盖支架与托支架的配合关系示意简图，

图2是定焦镜头各个透镜片的位置关系示意简图，

图3是探伤仪示意简图。

图中各附图标记为：1、盖支架，2、托支架，3、晶体，4、温控器，5、底坐，6、温度传感器，7、变频控制驱动器，8、电源；9、第一透镜片；901、第一镜面；902、第二镜面；10、第二透镜片；1001、第三镜面；1002、第四镜面；11、第三透镜片；1101、第五镜面；1102、第六镜面；12、成像面。

具体实施方式：

下面结合各附图，对本发明做详细描述。

实施例1

参看附图1，一种晶体温度控制方法，包括支架、温度传感器6、变频控制驱动器7以及温控器4，温控器4跟支架相接，变频控制驱动器7与温控器4相接，温度传感器6的接口跟变频控制驱动器7相接，温度传感器6的探头跟支架相接，变频控制驱动器7用于驱动温控器4的触发频率，变频控制驱动器7触发时的脉冲宽度不变。

本种晶体3温度控制方法中，温度传感器6用于获取支架的温度，控温器用于对支架加热，支架用于放置晶体3，变频控制驱动器7通过温度传感器6探测支架的温度，来驱动温度控制的触发频率，模拟电流大小来驱动温控器4，温控器4对支架进行加热，其中触发时的脉冲宽度不变，从而达到对晶体3温度高精度的要求。而变频方式实现不同种类晶体3对温度范围的要求。本方法提高了不同晶体3对温度的适用范围和能力。

如图1的截面所示，晶体3被放置在盖支架1和托支架2中间的安装槽内紧密结合，晶体为长方体，截面为正方形。

如图1的截面所示，温控器4被放置在托支架2和底坐5之间紧密结合。

如图1所示，温度传感器6被放置在盖支架1和托支架2之间的安装孔内紧密结合，温度传感器6为圆柱体，测温头向内安装。

如图1所示，温度传感器6的信号线接口，接入变频控制驱动器7，用于温度探测调节输出电流幅值。

如图1所示，变频控制驱动器7的驱动电源线，接入温控器4，用于驱动温控器4。

如图1所示，电源8通过电源线接入变频控制驱动器7，用于提供温控器所需电力。

实施例2

一种量子光场成像系统，包括晶体3以及定焦镜头，还包括支架，温度传感器6、变频控制驱动器7以及温控器4，温控器4跟支架相接，变频控制驱动器7与温控器4相接，温度传感器6的接口跟变频控制驱动器7相接，温度传感器6的探头跟支架相接，支架用于跟晶体3配合。

因为量子光成像系统中需要用使用到晶体3，激光照射到晶体3上，而后产生量子光，量子光穿过定焦镜头成像，本系统中由于使用到了晶体3，为了保证成像必须控制晶体3的温度，所以采用支架，温度传感器6、变频控制驱动器7以及温控器4，通过采用支架、温度传感器6等零部件来控制晶体3的温度，实现对晶体3的精准控温。本成像系统采用上述的晶体3温度控制方法来控制晶体3的温度。

如附图2所示，定焦镜头包括第一透镜片9、第二透镜片10以及第三头镜片11，第二透镜片10位于第一透镜片9与第三头镜片11之间。

本成像系统为了保证成像时对成像光吸收小，同时保证成像质量，提供了一种成像镜头，成像时光线一次经由第一透镜片9、第二透镜片10以及第三头镜片11，最后汇聚在成像面12上。镜头结构组成为：第一透透镜片为正弯月透镜，光焦度为正，近红外介质材料为硫化锌；第二透镜片10为平凹透镜，光焦度为负，材料为普通光学玻璃；第三头镜片11为负弯月透镜，光焦度为负，材料为普通光学玻璃。其中第一镜面901与第而镜面902分别是第一透镜片9的两个表面，第三镜面1001与第四镜面1002分别是第二透镜片10的两个表面，第五镜面1101与第六镜面1102分别是第三头镜片11的两个表面，这些表面镀有减反膜。

如附图2所示，第一透镜片9的两侧分别为第一镜面901与第而镜面902，第二透镜片10的两侧分别为第三镜面1001与第四镜面1002，第三头镜片11的两侧分别为第五镜面1101与第六镜面1102，第一镜面901为凸镜面，第而镜面902为凹镜面，第三镜面1001为凹镜面，第四镜面1002为平镜面，第五镜面1101为凸镜面，第六镜面1102为凹镜面，第一镜面901与第而镜面902，第二透镜片10位于第而镜面902与第五镜面1101之间。

第二透镜片10为平凹透镜，第四镜面1002为平面，这种设计有利于透镜加工，加工难度低，且在加入普通光学玻璃后整个镜头吸收率控制在1％以内，对弱光几乎无损失。

如附图2所示，第一透镜片9、第二透镜片10以及第三头镜片11上镀有减反膜。

如附图2所示，第二透镜片10为光学玻璃透镜片，第三头镜片11为光学玻璃透镜片，第一透镜片9为硫系玻璃透镜片。

如附图2所示，支架包括盖支架1与托支架2，晶体3夹在盖支架1与托支架2之间。

本种设计有利于透镜加工，成本上更加经济且降低加工难度。在加入普通光学玻璃后整个镜头吸收率控制在1％以内，对弱光几乎无损失。

本种定焦镜头成像质量上完全满足当前主流近红外相机要求，以1064nm波长成像举例，成像系统弥散斑半径可以控制在2μm之内，畸变控制在0.5％以内，满足感光元件要求，一般近红外相机像素大小为10μm-20μm，这为感光元件像素尺寸升级留有足够空间。

如附图2所示，第一透镜片、第二透镜片、第三透镜片按上图安放顺序进行组装使用，目标物体反射近红外光线从左到右依次穿过第一镜面、第二镜面、第三镜面、第四镜面、第五镜面以及第六镜面，最终汇聚到成像面上。

上述图示案例可以为近红外0.8μm-1.7μm某一单波长成像，也可以为近红外0.8μm-1.7μm中一段波长成像。在本案例中，当入射波长为1064nm，视场角为6°，孔径值28mm，焦距120mm，后工作距80mm时，像高8mm，弥散斑直径小于2μm，畸变小于0.5％。

实施例3

如附图3所示，一种近红外量子光场成像探测仪，包括上述的量子光场成像系统。

探测仪主要由检测部分与控制处理部分两大主体组成。检测部分由激光器、压缩光场和成像系统组成，激光器、压缩广场以及成像系统采用高强度、轻型材料，保证设备的稳定性，各部分有机的结合在一起，互相嵌套，具有体积小、重量轻、易于照射成像等特点。控制处理系统将各类传感器、控制器集成于一体，包括一个小型液晶触摸屏已经多个按钮，便于操作使用。设备后端还具有多种数据接口，可以直接连接至电脑，便于后期的设备扩展以及数据信息处理。

本种近红外量子探测仪采用铝合金外壳，强度高、耐热性好、结实耐用，设备整体外形简洁，美观大方。仪器整体尺寸为桌面级设备，体积小，方便摆放和使用，适用于各种探测、探伤场合。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书所作的等效变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种近红外量子光场成像探测仪，其特征在于，包括晶体、定焦镜头、支架、温度传感器、变频控制驱动器以及温控器，所述温控器跟所述支架相接，所述变频控制驱动器与所述温控器相接，所述温度传感器的接口跟所述变频控制驱动器相接，所述温度传感器的探头跟所述支架相接，所述支架用于跟晶体配合；所述变频控制驱动器用于驱动温控器的触发频率，所述变频控制驱动器触发时的脉冲宽度不变。

2.如权利要求1所述的近红外量子光场成像探测仪，其特征在于，所述支架包括盖支架以及托支架，所述盖支架与托支架之间用于放置晶体。

3.如权利要求2所述的近红外量子光场成像探测仪，其特征在于，还包括底座，所述托支架设置于底座上，所述温控器设置于底座与托支架之间。

4.如权利要求1所述的近红外量子光场成像探测仪，其特征在于，所述定焦镜头包括第一透镜片、第二透镜片以及第三透镜片，所述第二透镜片位于第一透镜片与第三透镜片之间。

5.如权利要求4所述的近红外量子光场成像探测仪，其特征在于，所述第一透镜片的两侧分别为第一镜面与第二镜面，所述第二透镜片的两侧分别为第三镜面与第四镜面，所述第三透镜片的两侧分别为第五镜面与第六镜面，所述第一镜面为凸镜面，所述第二镜面为凹镜面，所述第三镜面为凹镜面，所述第四镜面为平镜面，所述第五镜面为凸镜面，所述第六镜面为凹镜面，所述第一镜面与第二镜面，所述第二透镜片位于第二镜面与第五镜面之间。

6.如权利要求4所述的量子光场成像系统，其特征在于，所述第一透镜片、第二透镜片以及第三透镜片上镀有减反膜。

7.如权利要求4所述的量子光场成像系统，其特征在于，所述第二透镜片为光学玻璃透镜片，所述第三透镜片为光学玻璃透镜片，所述第一透镜片为硫系玻璃透镜片。

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