[发明专利]一种用于平面黑材料的光学参数测试装置及方法

说明书

本发明提出了一种用于平面黑材料的光学参数测试装置，包括：LDLS激光驱动光源、单色仪、光束准直系统、分束器、积分球、黑体腔、陷阱探测器、反射镜、控制器、监视探测器、前置放大器、七位半电压表、工控机；所述LDLS激光驱动光源输出复色光，依次经单色仪、准直系统和分束器后分别进入监视探测器和积分球，并使得测量光束从积分球光源入孔经两次反射后从样品测试孔中心穿过，在远离积分球位置倾斜放置高吸收比的黑体腔；在积分球探测器端放置陷阱探测器，并将监视探测器和陷阱探测器依次连接至前置放大器和七位半电压表。本发明可实现平面黑材料宽波段下综合光学参数测试，有助于提高黑体腔吸收率和低温辐射计的测量精度。

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种用于平面黑材料的光学参数测试装置及方法。

背景技术

基于高光学吸收率黑材料的黑体腔在光电探测和光电屏蔽等领域有着重要应用。黑体腔作为低温辐射计的核心光电转换模块，要求具有0.9999以上的超高吸收率，吸收率测量不确定度优于10^-6量级。鉴于腔体吸收率与腔体内壁涂黑材料的吸收率、镜面反射率、漫反射率等参数直接相关联，因此有必要在对腔体涂黑之前测试黑材料的吸收率、镜面反射率、漫反射率、镀制非均匀性等指标，进而通过仿真计算评价黑材料的性能，指导腔体加工的成品率。另外，考虑到吸收腔在不同波段下的吸收率存在差异，有必要对黑材料进行宽波段不同波长下的吸收率、镜面反射率、漫反射率等参数的测量，获取吸收材料光谱吸收率曲线、光谱镜面反射率曲线、光谱漫反射率曲线，进一步提高低温辐射计测量不确定度。

现有的黑材料光学参数测试方法，测试指标较为单一，精度差，不能同时测试材料的吸收率、镜面反射率、漫反射率、光学均匀性等指标，对于低温辐射计黑体腔材料高精度测试存在如下问题：

(1)测试指标单一，一套装置通常只能测吸收率、反射率、漫反射率等一个指标；

(2)测试波长单一，现有方法大多采用激光作为光源，无法给出宽谱段光学参数；

(3)测试精度差，没有考虑光源稳定性、光电噪声以及朗伯反射近似对测量结果精度的影响。

且现有技术采用的Si/InGaAs探测器对于低温辐射计黑体腔黑材料吸收率的高精度测量，其稳定性较差，探测器受入射光的入射角度、偏振态等因素影响大。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明提出了一种用于平面黑材料的光学参数测试装置及方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于平面黑材料的光学参数测试装置，包括：LDLS激光驱动光源、单色仪、光束准直系统、分束器、积分球、黑体腔、陷阱探测器、反射镜、控制器、监视探测器、前置放大器、七位半电压表、工控机；

所述LDLS激光驱动光源输出复色光，依次经单色仪、准直系统和分束器后分别进入监视探测器和积分球，并使得测量光束从积分球光源入孔经两次反射后从样品测试孔中心穿过，在远离积分球位置倾斜放置高吸收比的黑体腔；在积分球探测器端放置陷阱探测器，并将监视探测器和陷阱探测器依次连接至前置放大器和七位半电压表。

可选地，所述LDLS激光驱动光源的光谱范围为170nm-2100nm。

可选地，所述分束器采用10％透过，90％反射的分光镜，透射光进入积分球用于测量黑材料吸收率，反射光用作监视光。

可选地，所述积分球包括：光源入孔、样品测试孔、镜面反射吸收孔、探测器孔；

其中，光源入孔、样品测试孔、镜面反射光吸收孔和两个反射镜在同一平面内；

样品测试孔、镜面反射吸收孔和第二反射镜互成60°角分布，构成等边三角形；

光源入孔和第一反射镜在该等边三角形的中位线上；