[发明专利]基于激光扫描的红外探测器绝对响应度定标装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于激光扫描的红外探测器绝对响应度定标装置及方法，包括绝对光谱功率响应度、绝对光谱辐照度（辐亮度）响应度，绝对光谱功率响应度装置可以实现对标准传递探测器绝对功率响应度进行定标，通过设计辐照度标准探测器和辐亮度标准探测器的孔径几何和辐射定标方法，实现绝对测量辐照度（辐亮度）的功能，搭建绝对光谱辐照度（辐亮度）响应度定标装置，将溯源于低温绝对辐射计的标准传递探测器的绝对量值传递至用户传感器，在中长波红外对用户传感器进行超精细的光谱扫描，获得绝对光谱辐照度（辐亮度）响应度，使得到达用户传感器的定标精度优于2%，对于提高红外光学遥感器的定量化反演水平将起到非常关键作用。

技术领域

本发明涉及遥感科学和光辐射测量技术领域，尤其涉及一种基于激光扫描的红外探测器绝对响应度定标装置及方法。

背景技术

红外波段的光电遥感器是我国新一代对地观测使命、国家重大科技专项“高分辨对地观测系统”、气象和气候预报、天文目标探测等领域的主要探测手段之一，其观测数据的质量直接影响全球辐射能平衡、温室气体时空分布以及长期气候监测等重大科学问题的实现程度。

相对于可见光～短波红外波段，我国中长波红外波段(3μm-5μm，8μm-14μm)的定标技术长期相对滞后，先导技术的研发和储备已越来越难以满足应用需求。以长期气候观测要求为例，红外波段光电遥感器应当具备优于0.1K的绝对定标不确定度，而目前我国业务定标能够达到的最优不确定度约为1.5K(如风云气象卫星)，落后1个量级以上。

在中长波红外波段，目前能够业务应用的仍然是一个世纪以前发展起来的基于黑体辐射的绝对定标技术，在这一波段国家标准实验室能够达到的最高辐射不确定度在10^-3～10^-2量级，如图1所示。

黑体辐射器的光谱辐射随温度和波长的改变而变化，其变化规律符合普朗克黑体辐射定律，因此黑体的光谱辐照度和光谱辐亮度标准可以由其温度标准推得。这种实现方法最大的不确定度来源于温度的测量，实际操作中由于温度难以精确控制和测量，黑体内部温度的分布难以保证高度均匀性，因而其测量不确定度较大，经标准传递，到工作标准上的不确定度为1％－7％，经过多次标准传递，最终实际传递到光谱辐射测量仪器的不确定度已经达到了5％－15％。

为满足我国近期和未来基础物理量的计量、对地观测、全球气候监测等重大科学计划的应用需求，保障遥感观测数据定量化应用水平，中长波红外波段定标精度应达到优于2％，迫切需要提高我国现有的红外定标设备水平，建立具有我国自主知识产权的技术系统和关键定标装置。低温绝对辐射计是目前解决红外波段定标精度的唯一有效技术途径，它集成了低温、真空和超导技术，利用电替代方法测量光辐射功率，初级标准辐射测量精度达到优于0.01％的水平，通过性能优越的标准传递探测器进行光辐射测量和高精度量值传递，使得到达用户传感器的定标精度优于2％，对于提高红外光学遥感器的定量化反演水平将起到非常关键作用，如图2所示。

建立基于低温绝对辐射计的标准传递链路，将实现光学传感器向低温绝对辐射计高精度标准的直接溯源，发展基于可调谐激光导入积分球的系统级定标方法，将是提高我国卫星遥感器红外波段定标精度的必要技术途径，缩小与国外发达国家的先进定标技术的差距，以满足基础物理量计量、空间辐射基准载荷定标、对地观测、气候观测等重大科学需求。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种基于激光扫描的红外探测器绝对响应度定标装置及方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：