[发明专利]基于黑体辐射光谱的标准传递红外探测器定标系统

说明书

本发明涉及光辐射测量领域，公开了一种基于黑体辐射光谱的标准传递红外探测器定标系统，本发明将黑体辐射源的辐射光谱作为红外光源来替代传统的激光光源，并结合红外精密光学光路设计，发明了一种基于黑体辐射光谱的标准传递红外探测器光谱响应率定标系统，能够实现0.7μm‑22μm红外波段不确定度优于3％的高精度定标。

技术领域

本发明涉及光辐射测量领域，具体涉及一种基于黑体辐射光谱的标准传递红外探测器定标系统。

背景技术

光辐射定标技术是客观评价光辐射测量仪器及有关器件的重要途径，是光学信息定量化的关键技术之一。在计量学领域中，依据经典模型的溯源于辐射源方法建立的光辐射标准和标准传递方法，所确定下来的测量精度已经不能满足实际工作的需求。其主要原因是：由于作为辐射传递标准源的黑体等效辐射温度测量等因素的不确定度较高，限制了次级工作标准和标准传递的精度。随着超导、低温和真空技术在光电探测器研制领域的广泛运用，绝对低温辐射计对光辐射功率测量不确定度达到了0.005％的水平，得到了国际公认的最高精度。为此，溯源于绝对低温辐射计标准已逐步替代传统的基于辐射源标准，从而成为光辐射定标的新基准。

图3所示为在绝对低温辐射计和新型的光电探测器发展基础上建立来的新的高精度辐射标准和辐射标准传递链，包括一些国际标准化组织以这种传递链为基础进行的辐射标准传递研究过程中所实现的各级工作标准的不确定度。可以看出，这种新的辐射标准的建立和传递有效的降低了各级工作标准的不确定度。

红外探测器是光辐射测量仪器的一种，目前被广泛应用在与环境和工业监测有关的辐射测量工作中，如化学/光谱分析、医疗诊断、卫星遥感、国土安全等。光谱响应和噪声等效功率(NEP)是红外探测器的基本特性，其光谱响应率定标有助于在应用中准确选择经济有效的探测器。红外探测器的定标包括光谱功率、光谱辐照度响应度和NEP定标。现有定标方法采用制冷型InSb探测器和HgCdTe探测器作为标准传递探测器。由于InSb探测器和HgCdTe探测器为光子型探测器，其光谱响应度随波长变化很大，在传递绝对低温辐射计的热红外基准时，只能通过红外激光器传递的几个固定波长点的响应，其余光谱波长点响应则必须通过数学上的插值计算和拟合来实现，带来了一定误差。因此需一种新的定标系统，在红外波段实现图3中绝对低温辐射计向标准传递探测器的高精度标准传递。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于黑体辐射光谱的标准传递红外探测器定标系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于黑体辐射光谱的标准传递红外探测器定标系统，其特征在于，包括：黑体辐射源，向光栅单色仪内发射红外光；

光栅单色仪，具有多个光栅和反射镜，使入射至光栅单色仪内的红外光形成照射到功率标准传递红外探测器和第一绝对低温辐射计的第一光路，或者形成照射到照度标准传递红外探测器和第二绝对低温辐射计的第二光路；

标准传递红外探测器，包括功率标准传递红外探测器和照度标准传递红外探测器；在1.1μm-2.6μm光谱波段，标准传递红外探测器使用InGaAs探测器；在1.9μm-5.5μm光谱波段，标准传递红外探测器使用InSb探测器；在3μm-12.5μm光谱波段，标准传递红外探测器使用HgCdTe探测器；在0.7μm-22μm光谱波段，标准传递红外探测器使用腔式热探测器；照度标准传递红外探测器使用时需要在入光口前端安装精密孔径；

第一绝对低温辐射计和第二绝对低温辐射计，对光辐射功率测量不确定度应达到0.005％的水平，并具有国际公认的最高精度；

光学斩波器，设置在黑体辐射源到光栅单色仪光路上，且用于对黑体辐射源发射的红外光进行斩波调制；

光栅单色仪内多个光栅的光谱范围至少能够覆盖0.7μm至22.6μm，使标准传递红外探测器定标系统能够实现0.7μm到22μm红外波段且不确定度优于3％的定标。