[发明专利]一种高精度中红外波段绝对光谱响应度校准装置

说明书

技术领域

本发明属于红外波段绝对光谱响应度校准技术领域，尤其涉及的是一种高精度中红外波段绝对光谱响应度校准装置。

背景技术

低温绝对辐射计是光辐射功率校准方面最高精度的计量标准，它集合了真空、超导、液氮液氦双层冷屏蔽等先进技术，将光辐射功率测量等效为电功率测量，其测量精度达到了优于10-5量级。低温辐射计在空间遥感、气候监测、环境监测、光辐射计量、通讯等领域发挥着基础性的关键作用。

近年来，以美国的NIST和英国的NPL等为代表的国外计量机构，开展了以低温辐射计作为绝对光辐射的初级标准的研究，同时开展了大量的基础性实验研究和技术集成。随着一系列的高精度的标准传递探测器（功率、亮度、照度等）的研制成功，低温辐射计高精度的辐射基准也逐步量值传递到地面光谱辐射计、星载遥感器等用户遥感器。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作为光辐射功率的初级标准，对光电探测器进行绝对光谱响应度校准的研究。

目前，使用低温辐射计作为光辐射功率的初级标准，对光电探测器绝对光谱响应度进行校准的方法，在不同波段的技术成熟度有所不同，绝对光谱响应度的校准精度也有所不同。从用户光电探测器的定标情况来看，在可见光波段校准技术较为成熟，定标精度优于1%，在近红外波段的定标精度难以优于5%，在中红外波段的定标精度更低。

对于2.5μm～5μm中红外波段的光电探测器绝对光谱响应度校准研究，国内外还都处于起步阶段。现阶段的普遍方法是通过热探测器进行间接传递校准，即首先用低温辐射计对热释电或薄膜热电堆等热探测器的绝对光谱响应度进行校准，再利用标准热探测器对中红外光电探测器进行传递校准。中红外波段的间接校准方法使用热探测器作为标准传递探测器。相对与光子探测器，热探测器不仅响应率低、响应时间长，而且稳定性较差，会引入较大的测量不确定度。

目前，国内外针对2.5μm～5μm中红外波段的光电探测器的绝对光谱响应度校准的研究很少，少数几个方案中存在的普遍缺点包括：（1）绝对光谱响应度校准中使用的激光源的输出波长为单一波长，因此绝对光谱响应度的定标波长的改变只能通过切换激光光源来实现，而且定标波长只能是分立的几个固定波长点。（2）中红外波段绝对光谱响应度校准中使用的标准探测器为热释电或薄膜热电堆等热探测器，相对于光子探测器，热探测器的响应度相对较低，响应时间相对较长，而且热探测的性能受到器件的形状、尺寸、生产工艺的影响较大，导致热探测器的稳定性较差，在绝对光谱响应度的校准过程中会引入测量不确定度，影响低温辐射计的量值传递精度。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种高精度中红外波段绝对光谱响应度校准装置。

本发明的技术方案如下：

一种高精度中红外波段绝对光谱响应度校准装置，其中，包括中红外可调谐光参量振荡器、声光调制器、空间滤波器、中红外激光功率稳定系统、光电探测器真空仓和低温辐射计系统和真空机组；中红外可调谐光参量振荡器的输出激光经过声光调制器后，进入空间滤波器对激光的光束质量进行优化后，经过分束片分成两束，一束激光进入激光功率稳定系统，用于输出电压信号控制声光调制器上的驱动信号；另一束激光进入光电探测器真空仓和低温辐射计系统，用于对光电探测器的绝对光谱响应度进行校准。

所述的校准装置，其中，所述激光功率稳定系统，包括声光调制器、光电探测器、锁相放大器及控制器；一束激光进入激光功率稳定系统中的光电探测器中，输出信号经锁相放大器检测放大后，得到检测信号，输入控制器；所述控制器对检测信号进行分析运算，如果检测信号偏大，则所述控制器将输出电压信号控制声光调制器上的驱动信号，使通过声光调制器的光功率变小；如果检测信号偏小，则所述控制器将输出电压信号控制声光调制器上的驱动信号，使通过声光调制器的光功率变大。

所述的校准装置，其中，所述光电探测器真空仓和低温辐射计系统包括布鲁斯特窗口、探测器真空腔体、积分球、InSb探测器及低温辐射计；所述布鲁斯特窗口与探测器真空腔体相连接，探测器真空腔体与低温辐射计相连接，所述积分球和InSb探测器位于探测器真空腔体内部。

所述的校准装置，其中，所述探测器真空腔体与低温辐射计之间设置有闸板阀，用于控制探测器真空腔体与低温辐射计连接处的通断，保证低温辐射计的高真空环境。

所述的校准装置，其中，所述布鲁斯特窗口，用于消除探测器真空腔体外部杂散光的干扰，提高光辐射校准的精度。