[发明专利]一种用于多通道红外探测器的光学系统

说明书

本发明实施例中公开了一种用于多通道红外探测器的光学系统，本发明实施例提供了一种用于多通道红外探测器的光学系统，该系统包括：红外光源、凹面准直反射镜、至少一个平面反射镜、凹面反射子镜阵列和多通道红外探测器，其中：红外光源用于发射红外光束；凹面准直反射镜用于反射并准直红外光束；平面反射镜用于延长红外光束的光路；凹面反射子镜阵列包括多个子镜；多通道红外探测器中的探测通道与子镜一一对应。由于本实施例中提供的系统可以通过延长光路，增加气体的吸收长度，从而增加气体探测的灵敏度，并且通过凹面反射子镜阵列中子镜对红外光束的聚焦，可以提高多通道红外探测器中探测通道的光收集能力，从而提高多通道红外探测器的灵敏度。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种用于多通道红外探测器的光学系统。

背景技术

对于低成本的多组分红外气体传感应用，采用宽谱红外光源、多通道红外探测器和短光程吸收池是一种被广泛采用的技术方案。典型的宽谱红外光源有加热灯丝源和基于MEMS技术制作的电阻薄膜加热源，它们都具有类似黑体热发射的宽谱和大发散角辐射分布。

所谓的多通道红外探测器，是指含有多个探测单元并可以同时探测不同波长的探测器，一般每个通道或探测单元都有一个窄带滤光片。在N通道红外探测器中，通常N-1个通道是信号通道，用于探测N-1个不同波长的信号，另一个通道作为参考通道。为了实现红外光源与探测器的高效率光学匹配和高能量利用率，常采用如图1所示的单透镜将来自光源的红外辐射能量聚焦后照射到红外探测器上。

对于多通道红外探测器，由于相邻通道中红外敏感单元之间的间隔比较大，实际需要照射的面积大大超过透镜聚焦焦斑的面积，因而探测器的接收平面不是正好处于透镜的焦平面上，而是处于透镜的焦平面附近的一个较大的光斑上，导致探测器上各信号通道的敏感单元接收到的能量密度大大降低，影响多通道红外探测器的灵敏度和气体探测下限。

发明内容

本发明实施例中提供一种用于多通道红外探测器的光学系统，能够提高多通道红外探测器的灵敏度。

本发明提供一种用于多通道红外探测器的光学系统，包括：

红外光源、凹面准直反射镜、至少一个平面反射镜、凹面反射子镜阵列和多通道红外探测器，其中：

所述红外光源用于发射红外光束，且所述红外光源设置于所述凹面准直反射镜的曲率半径的一半处；

所述凹面准直反射镜用于反射并准直所述红外光束；

所述平面反射镜用于转折所述红外光束，延长所述红外光束的光路；

所述凹面反射子镜阵列包括多个子镜，所述子镜用于对所述红外光束进行空间分割，并聚焦红外光束到多通道红外探测器中对应的探测通道上；

所述多通道红外探测器包括多个探测通道，所述子镜与所述探测通道一一对应。

在一些实施例中，所述多个子镜中的子镜曲率相同且并排紧密设置。

在一些实施例中，所述多个探测通道由一个参考通道以及不小于一个的信号通道组成。

在一些实施例中，所述多个子镜中的子镜具有不完全相同的面积。

在一些实施例中，所述凹面反射子镜阵列包括N个子镜，其中，N/2个子镜的面积相同，N/2个子镜的面积不相同，所述N为大于1的偶整数。

在一些实施例中，所述多个子镜中的子镜面积相同。

在一些实施例中，所述多通道红外探测器用于探测光路中气体的浓度。

在一些实施例中，所述子镜的形状包括矩形和圆形。

在一些实施例中，所述多个子镜的顶点与对应探测通道的中心的连线平行。