[发明专利]基于同轴腔微波谐振原理的微弱红外信号检测系统与方法

权利要求书

1.基于同轴腔微波谐振原理的微弱红外信号检测装置，其特征在于：包括真空低温舱(10)、镶嵌于真空低温舱舱壁上的蓝宝石窗口(9)、光学分频系统(1)、同轴腔红外信号探测系统(2)、数据采集与处理系统，光学分频系统和同轴腔红外信号探测系统都位于真空低温舱内部，光学分频系统(1)沿红外信号传播方向依次包括离轴抛物面聚焦镜、光纤(17)和多信道光栅(18)，光学分频系统(1)用于将待测红外信号进行全反光变换，并经光纤传输至多信道光栅(18)进行分频段和分信道处理；同轴腔红外信号探测系统(2)通过多维移动平台(21)进行位置调节对各信道、各频段红外信号进行检测；数据采集与处理系统对同轴腔红外信号探测系统(2)进行数据实时提取与处理；

所述同轴腔红外信号探测系统包括同轴谐振腔(19)、多维移动平台(21)、红外敏化材料(20)，所述同轴谐振腔(19)固定于多维移动平台(21)上，且具有6个以上的可用谐振频率，在同轴谐振腔顶端中心处开有深度为3.5mm的同轴谐振腔测试孔(24)，用于放置红外敏化材料(20)；所述多维移动平台上可进行上下、左右、前后、角度四维调节；所述红外敏化材料(20)采用玻璃钢板或石英作为基体，基体底端涂敷有在不同红外辐照功率下有不同响应特性的红外敏化材料涂层；对不同位置下同轴谐振腔的微波性能参数进行提取，并依据微波谐振原理计算红外敏化材料的介电常数和损耗角正切，对红外信号的频率、功率进行检测。

2.根据权利要求1所述的基于同轴腔微波谐振原理的微弱红外信号检测装置，其特征在于：所述光学分频系统(1)沿红外信号传播方向依次包括红外滤波片(11)、消杂光光阑(12)、离轴抛物面大聚焦镜(13)、视场光阑(14)、离轴抛物面小聚焦镜(15)、斩光器(16)、光纤(17)、多信道光栅(18)，所述红外滤波片(11)紧贴于蓝宝石窗口(9)后端；所述消杂光光阑(12)位于红外滤波片(11)和离轴抛物面大聚焦镜(13)之间；所述离轴抛物面大聚焦镜(13)和离轴抛物面小聚焦镜(15)之间的焦点处放置有视场光阑(14)；所述离轴抛物面小聚焦镜(15)和光纤(17)之间放置有斩光器(16)；所述多信道光栅(18)放置于光纤(17)后端；待测红外信号经蓝宝石窗口进入真空低温舱内，通过红外滤波片(11)和消杂光光阑(12)入射到离轴抛物面大聚焦镜(13)上，此后，由离轴抛物面大聚焦镜(13)和离轴抛物面小聚焦镜(15)进行全反光变换，通过斩光器(16)进行调控后由光纤(17)传输至多信道光栅(18)上，由多信道光栅(18)对待检测红外信号进行分信道、分方向处理。

3.根据权利要求2所述的基于同轴腔微波谐振原理的微弱红外信号检测装置，其特征在于：所述离轴抛物面大聚焦镜(13)和离轴抛物面小聚焦镜(15)采用石英为基体，基体表面镀有金或银金属反射膜以及介质保护膜。

4.根据权利要求2所述的基于同轴腔微波谐振原理的微弱红外信号检测装置，其特征在于：所述多信道光栅(18)采用蓝宝石制成，能将2-6μm的红外信号进行多信道分频处理，且每个信道可通过的红外波长范围不同，其分辨率小于200nm。

5.根据权利要求1所述的基于同轴腔微波谐振原理的微弱红外信号检测装置，其特征在于：同轴谐振腔(19)采用黄铜制作，同轴谐振腔(19)内外表面都先后涂有银、金金属膜层，其工作频段为1-8GHz，品质因数1万以上。

6.根据权利要求1所述的基于同轴腔微波谐振原理的微弱红外信号检测装置，其特征在于：所述数据采集与处理系统包括矢量网络分析仪(3)、程控计算机(4)，矢量网络分析仪(3)通过微波线缆(8)连接同轴谐振腔(19)，所述程控计算机(4)通过程序控制矢量网络分析仪(3)对不同位置下同轴谐振腔的微波性能参数进行提取，并依据微波谐振原理计算红外敏化材料的介电常数和损耗角正切。

7.根据权利要求1所述的基于同轴腔微波谐振原理的微弱红外信号检测装置，其特征在于：所述真空低温舱内表面粘贴有红外吸波材料，其工作频率范围覆盖近、中红外波段。