[发明专利]一种太赫兹焦平面响应率及响应率不均匀性测试系统及方法

说明书

本发明提出了一种太赫兹焦平面响应率及响应率不均匀性测试系统，包括：太赫兹辐射源、太赫兹功率计、三维位移台和计算机；所述太赫兹辐射源对被测太赫兹焦平面进行直接照射，所述三维位移台用于对所述太赫兹功率计及被测太赫兹焦平面进行平移以及二维扫描，在太赫兹激光照射截面方向上对太赫兹功率计进行二维平面扫描，对每个像元都进行光照；所述计算机采用激光能量曲面拟合的方式，求得太赫兹功率计每个像元上的太赫兹光功率值，得出响应率及响应率不均匀性的值；采用优化后的高斯曲面拟合模型，实现激光能量形状的拟合。本发明使用太赫兹辐射源来实现响应率和响应率非均匀性的测试，无需面源黑体，节省了测试成本。

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种太赫兹焦平面响应率及响应率不均匀性测试系统及方法。

背景技术

太赫兹焦平面探测器是一种可以获取太赫兹信号并且进行实时成像的探测器件，其性能参数的优劣，决定了太赫兹探测技术的应用及发展。

响应率及响应率不均匀性是阵列探测器最重要的参数之一，太赫兹焦平面探测器也不例外。像元响应率定义为在一定的帧周期或行周期条件下，太赫兹探测器各像元对每单位辐射功率产生的输出信号电压。因此，响应率的测试可归纳为两种不同太赫兹辐射功率条件下的响应电压测试，在测得响应电压后，响应率及响应率不均匀性等特性参数可根据定义计算得到。

太赫兹探测器的单个像元(i，j)的响应率为

其中，V₁(i,j)和V₂(i,j)为在太赫兹源两种功率辐射条件下的像元响应电压值，P₁(i,j)和P₂(i,j)代表测器焦平面上单个像元接收到的辐射功率。

平均像元响应率定义为太赫兹探测器所有的有效像元的像元响应率的平均值，计算方法如下：

其中，M为像元的总行数，N为像元的总列数，d和h为死像元和过热像元的数量，R(i,j)为太赫兹探测器的单个像元(i，j)的响应率，为被测太赫兹焦平面的平均响应率值。

响应的非均匀性是指太赫兹探测器的有效像元响应率的均方根值与平均响应率的百分比，该值能够反映太赫兹探测器有效像元响应率的波动程度，见公式(3)：

响应率及响应率不均匀性的测试归根结底是精确求得探测器每个像元上接收到的光辐射功率值。在以往可见光、红外等阵列器件的响应率测试中，为了规避辐射源所带来的非均匀性影响，主要采用的解决方案是加入一定的光学系统如积分球、面源黑体等装置使得光源的均匀性达到较高水平，从而在阵列器件的表面形成一个辐照度均匀的光源，这样利用标准探测器标定好辐照面的照度，即可求得任意像元接收到的光功率值。非均匀性测试系统框图如图1所示。而均匀光源的选择主要根据被测器件类型来决定，主要为积分球光源以及面源黑体。积分球光源是一个内部涂有漫反射涂层的空腔球体，进入积分球内部的光经内壁漫反射层多次反射以后，在出光口上能得到均匀的照度分布，积分球光源主要用于可见光CCD器件以及近红外探测器的响应率及响应率不均匀性测试；面源黑体提供了一个均匀的红外光辐射，是测量红外焦平面阵列响应率和响应非均匀性等参数的主要测试设备。

在太赫兹焦平面探测器测试中，主要有黑体和太赫兹激光器两种辐射光源。由于黑体的红外辐射远大于太赫兹辐射，容易引起干扰，同时黑体是一个复色光源，不适合进行响应率的测试。因此，目前所能使用的测量响应率的光源主要为太赫兹激光器，而通过激光器所得到的太赫兹辐射源是一个非均匀性的太赫兹源，如果用该太赫兹源进行太赫兹探测器的测试，由太赫兹源自身的非均匀性会影响到太赫兹探测器的响应率、响应率不均匀性以及后续个别参数的测试，因此需要解决激光器非均匀性对测试结果带来的影响。但目前还没有相关成熟方案来解决该问题。