[发明专利]一种光辐射校准装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种光辐射校准装置，还涉及一种光辐射校准方法。

背景技术

光辐射校准在光辐射测量、空间遥感、气候监测和通讯等领域发挥着关键性的作用。低温辐射计是目前光辐射校准方面精度最高的计量标准，它利用低温、真空及超导技术，利用电替代原理测量光辐射的绝对功率，其测量精度达到了优于10^-5数量级。

近年来美国的NIST和英国的NPL等机构发展了以低温辐射计作为绝对光辐射的初级标准，开展了大量的基础性实验研究和技术集成。在国内国防科技工业光电子一级计量站深入开展了以低温辐射计为初级标准，以陷阱探测器为传递标准的光辐射量值传递体系研究。

传统的低温辐射计光辐射入射窗口为布鲁斯特窗口，这种窗口可以消除腔体外部杂散光的干扰，提高光辐射校准的精度。但是每次校准前后要将窗口从低温辐射计上卸下，将窗口恢复到与低温辐射计相同的工作状态，通过测量有窗口和无窗口时的量值来评价窗口的透过率值，实验的测量值要根据透过率值进行修正。窗口从低温辐射计拆下后，其复位存在较大难度，窗口复位的角度和光斑落点位置难以保证与在低温辐射计上完全一致；对于每个工作波段布儒斯特角需要进行调节，调节精度差。在标准传递过程中，低温辐射计的窗口透过率成为影响标准传递过程测量不确定度的主要来源。

目前，紫外到中红外光谱范围内对于光辐射校准的普遍方法是，紫外波段通过标准灯进行传递校准；可见光到近红外波段，基于低温辐射计进行光辐射直接校准；中红外波段通过热探测器或黑体进行传递校准。基于低温辐射计的光辐射直接校准波长范围仅覆盖可见光到近红外波段，难以实现紫外到中红外宽光谱范围光辐射直接校准，导致紫外和中红外波段不确定度很大，精度难以提高。

发明内容

本发明提出了一种光辐射校准装置，为一种基于低温辐射计的高精度宽光谱光辐射校准装置，解决了目前基于低温辐射计光辐射直接校准波段范围窄、不确定度大、紫外和红外波段精度难以提高等问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种光辐射校准装置，包括：主光路单元、激光辐射稳定系统、真空系统和低温辐射计；所述主光路单元包括光源、光纤波分复用器和光束整形器，其中，光源包括紫外光源、可见近红外光源和中红外光源，光源输出的光信号经过光纤波分复用器和光束整形器后输入到所述激光辐射稳定系统；所述激光辐射稳定系统包括第一平移导轨、紫外功率稳定系统、可见功率稳定系统和中红外功率稳定系统；所述激光辐射稳定系统和真空系统之间设置有空间滤波器；所述真空系统包括探测器真空仓和预备真空仓，探测器真空仓腔体一端通过第一闸板阀与所述低温辐射计腔体相连，另一端配置有布鲁斯特窗口，预备真空仓腔体通过第二闸板阀与探测器真空仓腔体相连，探测器真空仓与预备真空仓上端都配备观察窗口，所述探测器真空仓与预备真空仓还包括可三维调节的精密位移台和第二平移导轨。

可选地，所述第二平移导轨为高精度平移导轨。

可选地，所述精密位移台和第二平移导轨的数量是多个。

可选地，所述布鲁斯特窗口选用氟化镁光学玻璃。

可选地，所述低温辐射计为闭环机械制冷低温辐射计。

本发明还提供了一种光辐射校准方法，通过紫外光源、可见近红外光源和中红外光源输出光谱范围从紫外到中红外的光信号；通过光纤波分复用器对所述紫外光源、可见近红外光源和中红外光源的光路进行调整，将调整后的光信号经光束整形器后输入到激光辐射稳定系统；根据不同的光波段选用紫外功率稳定系统、可见功率稳定系统或中红外功率稳定系统；经过功率稳定的光信号通过空间滤波器到达真空系统与低温辐射计；将待测探测器放置于探测器真空仓的真空腔体中，使被测器件与低温辐射计处于相同的测试环境；待测探测器配置精密位移台和高精度平移导轨，精密位移台可以进行三维调节，使探测器光敏面中心与光束光轴统一；预备真空仓与探测器真空仓通过闸板阀相连接，更换探测器时先将探测器放置在预备真空仓的精密位移台上，然后对预备真空仓抽真空，待真空度达到要求，打开闸板阀，通过高精度平移导轨将待测探测器送入到探测器真空仓中，将已经测量完毕的探测器移出探测器真空仓，送回预备真空仓中。

本发明的有益效果是：

(1)使待校准探测器处于高真空环境，保证被测器件和低温辐射计处于相同的测量环境，反映真空工作环境下的响应度，更接近于空间应用的环境状态，减小不确定度，提高光辐射校准的精度；