[實(shí)用新型]紅外制冷探測(cè)器冷光闌的偏振型復(fù)合擋光環(huán)組

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201620023819.4
• 申請(qǐng)日: 2016-01-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN205353390U
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張嫻婧;黃瀟;白劍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B5/00
• 分類號(hào): G02B5/00;G02B5/30
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及紅外制冷探測(cè)器冷光闌中的擋光環(huán)組，特別涉及紅外制冷探測(cè)器冷光闌中的偏振型復(fù)合擋光環(huán)組的設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)

隨著紅外光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，紅外探測(cè)器已廣泛地被應(yīng)用在空間探測(cè)、軍事、監(jiān)控、醫(yī)學(xué)以及日常生活中的各個(gè)領(lǐng)域，并且其對(duì)靈敏度和分辨率的需求也越來(lái)越高。在紅外制冷探測(cè)器中，探測(cè)系統(tǒng)的雜散輻射是影響探測(cè)系統(tǒng)實(shí)際性能的重要因素之一。因此，抑制雜散輻射對(duì)于高精度紅外制冷探測(cè)器就顯得十分重要。

在紅外制冷探測(cè)器中，探測(cè)器焦平面陣列元件及其組件被封裝于杜瓦腔體內(nèi)。由于探測(cè)的是紅外輻射，探測(cè)器在接收輻射時(shí)，目標(biāo)以外的區(qū)域都會(huì)輻射能量，因而會(huì)對(duì)探測(cè)器造成干擾，為此通常采用自身已被探測(cè)器冷卻裝置冷卻的冷光闌。這樣可以減少冷光闌對(duì)探測(cè)器的熱輻射，同時(shí)也能保護(hù)探測(cè)器免受杜瓦內(nèi)壁熱輻射的影響。冷光闌，是杜瓦中的一個(gè)重要組件。一方面冷光闌主要起限制視場(chǎng)作用，減少背景光通量，降低背景噪聲，從而提高探測(cè)器芯片的信噪比。另一方面，冷光闌還可以有效隔離紅外雜散輻射以及其他電磁輻射的干擾作用，從而降低杜瓦工作時(shí)的熱負(fù)荷并且能夠縮短制冷啟動(dòng)時(shí)間，提高響應(yīng)頻率。

通過(guò)在冷光闌內(nèi)部添加合適的擋光環(huán)結(jié)構(gòu)，可以有效抑制進(jìn)入其內(nèi)部的雜散輻射，提高探測(cè)器的信噪比，進(jìn)而提升紅外制冷探測(cè)器的靈敏度。擋光環(huán)可以用來(lái)吸收到達(dá)其表面的雜散輻射，并增加雜散輻射在到達(dá)探測(cè)面前的反射或散射次數(shù)，以促進(jìn)其能量衰減，其大小和位置設(shè)計(jì)原則如圖1所示。實(shí)際應(yīng)用中的擋光環(huán)結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)不能實(shí)現(xiàn)對(duì)雜散輻射100％的吸收率，不利于紅外制冷探測(cè)器信噪比的提升，限制了高靈敏度紅外探測(cè)器的應(yīng)用。因此，為了進(jìn)一步提高現(xiàn)有紅外制冷探測(cè)器的靈敏度，有必要提供一種可對(duì)雜散輻射實(shí)現(xiàn)高吸收率的擋光環(huán)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種紅外制冷探測(cè)器冷光闌的偏振型復(fù)合擋光環(huán)組，可提高紅外制冷探測(cè)器冷光闌中的擋光環(huán)對(duì)雜散輻射的吸收能力，抑制雜散輻射在擋光環(huán)上發(fā)生的二次散射，進(jìn)而提高紅外制冷探測(cè)器的信噪比和冷光闌效率。

本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種紅外制冷探測(cè)器冷光闌的偏振型復(fù)合擋光環(huán)組，包括N個(gè)擋光環(huán)，每個(gè)擋光環(huán)按照紅外制冷探測(cè)器冷光闌的擋光環(huán)設(shè)計(jì)原則確定內(nèi)外徑尺寸和安裝位置，每個(gè)擋光環(huán)包括金屬擋光環(huán)和膠合于金屬擋光環(huán)兩側(cè)的線性薄膜偏振器；所述的線性薄膜偏振器為與金屬擋光環(huán)形狀一致的透射式平片，工作波長(zhǎng)與紅外制冷探測(cè)器的工作波長(zhǎng)相匹配；相對(duì)于介質(zhì)偏振器，線性薄膜偏振器的損傷閾值和消光比更高，全波段消光比大于1000:1，紅外波段大于10000:1。各線性薄膜偏振器的透光軸的角度α符合下式：

其中mod為取余函數(shù)，int為取整函數(shù)，N是擋光環(huán)總個(gè)數(shù)，m是線性薄膜偏振器所屬的擋光環(huán)的序號(hào)，m為從1到N的正整數(shù)。

進(jìn)一步地，所述的金屬擋光環(huán)由適用于紅外制冷探測(cè)器的金屬材料制成，并經(jīng)過(guò)噴砂處理、光學(xué)發(fā)黑工藝實(shí)現(xiàn)表面發(fā)黑。

進(jìn)一步地，在線性薄膜偏振器非膠合面鍍?cè)鐾改ひ詼p少表面反射，增加雜散輻射吸收率。

進(jìn)一步地，將線性薄膜偏振器的側(cè)邊磨為毛面并噴涂黑墨，以減少擋光環(huán)的側(cè)邊反射的輻射能量。

進(jìn)一步地，線性薄膜偏振器的基底為鈉水玻璃，基底厚度可根據(jù)整體尺寸及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求確定。擋光環(huán)的厚度在保證其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下盡可能地薄，既可以減小擋光環(huán)的側(cè)邊反射也可以減輕冷光闌的整體重量。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1、利用線性薄膜偏振器的偏振吸收效應(yīng)，可在原有擋光環(huán)吸收的基礎(chǔ)上，高效吸收入射的雜散輻射，該復(fù)合擋光環(huán)相比于普通擋光環(huán)具有更高的吸收率；

2、對(duì)于偏振態(tài)與所入射的復(fù)合擋光環(huán)的線性薄膜偏振器透光軸垂直的雜散輻射，可以基本實(shí)現(xiàn)完全吸收；

3、不同復(fù)合擋光環(huán)的偏振透光軸經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)，可以通過(guò)相互配合進(jìn)一步增強(qiáng)吸收效果，在散射次數(shù)相同的情況下，降低了雜散輻射的出射能量；

4、該復(fù)合擋光環(huán)設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)明，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，兼容性好，適用于高靈敏度紅外制冷探測(cè)器應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1是紅外制冷探測(cè)器冷光闌的擋光環(huán)基本設(shè)計(jì)方法示意圖；

圖2是擋光環(huán)側(cè)邊反射示意圖；

圖3是四片式擋光環(huán)偏振器透光軸角度示意圖；

圖4是四片式擋光環(huán)偏振器透光軸與擋光環(huán)編號(hào)之間的關(guān)系；

圖5是包含偏振型復(fù)合擋光環(huán)的紅外制冷探測(cè)器冷光闌的結(jié)構(gòu)示意圖；