[發明專利]一種基于非線性頻率上轉換的紅外單光子探測設備

在審

• 申請號: 201510868720.4
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN106814033A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 姜城
• 申請（專利權）人: 派尼爾科技（天津）有限公司
• 主分類號: G01N21/00
• 分類號: G01N21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明專利屬于量子通信技術領域，尤其涉及一種基于非線性頻率上轉換的紅外單光子探測設備。

背景技術

2微米波段的弱光信號檢測被廣泛應用于環境的氣體監測、生命科學、化學分析等諸多領域，因為諸多重要化學氣體成分比如二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮等在2微米波段都有很強的吸收峰，尤其是二氧化碳在這一波段的吸收峰強度比1.6微米波段要強將近70倍。而二氧化碳作為溫室效應的主要氣體，備受關注，因此在環境氣體檢測中，利用高靈敏度的中紅外探測器來檢測二氧化碳等成分對于溫室效應的研究控制、污染源的排放定位有著舉足輕重的作用。然而傳統的中紅外探測系統的靈敏度不夠高，對于很多微弱信號無法及時準確的做出檢測判斷。利用單光子探測器來實現對2微米波段的檢測將提高其可測量精度和測量范圍。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明專利的目的在于提供一種結構合理，針對性強，利用周期性極化鈮酸鋰波導的非線性和頻作用將2微米的待測信號光與1550nm的泵浦光通過和頻作用上轉換為860nm附近的近紅外光，然后利用硅單光子探測器來探測環境的二氧化碳和一氧化碳等氣體濃度，具有廣泛的應用前景，適于推廣應用。

為了實現上述目的，本發明專利采用的技術方案如下：

該基于非線性頻率上轉換的紅外單光子探測設備，包括：警示燈，控制器，蜂鳴器，開關，復位按鈕，量程旋鈕，顯示器，安裝板，報警模塊，處理模塊，圖像顯示模塊，數據傳輸模塊，無線網卡模塊，存儲模塊，硅單光子探測模塊，鈮酸鋰波導模塊，所述警示燈設置在所述控制器的頂部，所述蜂鳴器設置在所述控制器的一側，所述控制器的正面設置有所述顯示器，所述顯示器下方設置有所述量程旋鈕、所述復位按鈕和所述開關，所述控制器內部設置有所述安裝板，所述安裝板安裝有所述報警模塊、所述處理模塊、所述圖像顯示模塊、所述數據傳輸模塊、所述無線網卡模塊、所述存儲模塊、所述硅單光子探測模塊和所述鈮酸鋰波導模塊。

通過采用上述技術方案，該基于非線性頻率上轉換的紅外單光子探測設備，包括：警示燈，控制器，蜂鳴器，開關，復位按鈕，量程旋鈕，顯示器，安裝板，報警模塊，處理模塊， 圖像顯示模塊，數據傳輸模塊，無線網卡模塊，存儲模塊，硅單光子探測模塊，鈮酸鋰波導模塊，所述警示燈設置在所述控制器的頂部，所述蜂鳴器設置在所述控制器的一側，所述控制器的正面設置有所述顯示器，所述顯示器下方設置有所述量程旋鈕、所述復位按鈕和所述開關，所述控制器內部設置有所述安裝板，所述安裝板安裝有所述報警模塊、所述處理模塊、所述圖像顯示模塊、所述數據傳輸模塊、所述無線網卡模塊、所述存儲模塊、所述硅單光子探測模塊和所述鈮酸鋰波導模塊，所述硅單光子探測模塊和所述鈮酸鋰波導模塊連接，利用周期性極化的所述鈮酸鋰波導模塊非線性和頻作用將2微米的待測信號光與1550nm的泵浦光通過和頻作用上轉換為860nm附近的近紅外光，然后利用所述硅單光子探測模塊來探測環境的二氧化碳和一氧化碳等氣體濃度，所述數據傳輸模塊與所述無線網卡模塊連接，所述無線網卡模塊能夠實現裝置與外部設備間的數據信息交換，所述圖像顯示模塊與所述處理模塊連接，所述處理模塊將環境氣體成分信息傳遞給所述圖像顯示模塊，經分析后傳遞給所述顯示器進行實時顯示，所述報警模塊與所述蜂鳴器和所述警示燈連接，當裝置檢測環境二氧化碳或一氧化碳濃度超標時，所述報警模塊控制所述蜂鳴器和所述警示燈工作，提醒用戶注意。

本發明專利進一步設置為：所述硅單光子探測模塊和所述鈮酸鋰波導模塊連接。

通過采用上述技術方案，所述硅單光子探測模塊和所述鈮酸鋰波導模塊連接，利用周期性極化的所述鈮酸鋰波導模塊非線性和頻作用將2微米的待測信號光與1550nm的泵浦光通過和頻作用上轉換為860nm附近的近紅外光，然后利用所述硅單光子探測模塊來探測環境的二氧化碳和一氧化碳等氣體濃度。

本發明專利進一步設置為：所述數據傳輸模塊與所述無線網卡模塊連接。

通過采用上述技術方案，所述數據傳輸模塊與所述無線網卡模塊連接，所述無線網卡模塊能夠實現裝置與外部設備間的數據信息交換。

本發明專利進一步設置為：所述圖像顯示模塊與所述處理模塊連接。

通過采用上述技術方案，所述圖像顯示模塊與所述處理模塊連接，所述處理模塊將環境氣體成分信息傳遞給所述圖像顯示模塊，經分析后傳遞給所述顯示器進行實時顯示。

本發明專利進一步設置為：所述報警模塊與所述蜂鳴器和所述警示燈連接。