[发明专利]一种辐亮度定标方法及激光光源、黑体辐射源定标系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学辐射度学技术领域，尤其是一种利用参量放大技术进行辐亮度定标的方法及系统，具体为一种辐亮度定标方法及激光光源、黑体辐射源定标系统。

背景技术

辐亮度作为辐射度学中的一个基本物理量，在光学计量领域有着重要的地位。按照初级标准的不同，可以将辐亮度定标分为两类：基于标准辐射源和基于标准探测器。NIST曾做过两种方法辐亮度定标结果的比对，其一致性达到了0.5％以内。基于探测器定标方法是伴随着低温辐射计和标准探测器而发展起来的，它的出现缩短了标准传递链。另外低温绝对辐射计的测量精度目前也是公认为最高的。因此，基于探测器的辐亮度定标方法比基于辐射源的定标方法有更高精度。

上面介绍的两种辐亮度定标方法有几个共同点：一、都存在一个初级标准，基于辐射源方法的初级标准是金点黑体，基于探测器方法的是低温辐射计。这两种初级标准源的精度直接对后面的定标精度有决定性的影响。二、都需要标准传递链，即将初级标准进行逐级的传递。每级传递链的引入都会使传递的不确定度增大。此外，在基于探测器的测量方法中，还需要对孔径面积进行测量，这一步骤也不可避免的会带来不确定度。因此，从二十世纪六、七十年代开始，就开始建立一种不依赖于初级标准和传递链的绝对定标方法。这种方法的基本原理是随着参量下转换在光辐射计量领域中的应用不断发展起来的，目前还正处于积极研究当中。

参量放大技术用于辐亮度定标的实验研究开始于上个世纪九十年代。1998年，美国NIST研究小组进行了氩弧灯的辐亮度测量，并将测量结果与传统的辐亮度测量结果进行比对，结果表明两种方法的一致性达到了3％以内，从而验证了此种方案的可行性；随后，意大利的IEN研究小组利用该技术测量了激光的单色辐亮度，但没有报道测量的不确定度。

目前辐亮度定标过程中一般采用通道式辐亮度计作为标准传递探测器，将最高精度的标准传递给用户传感器，需要将低温辐射计功率标准传递到亮度标准，即需要对通道式辐亮度计的绝对功率响应度和限制其视场的几何因子进行高精度测量。在红外波段，红外探测器是限制辐亮度测量精度有效提高的主要因素，主要在于：(1)由于受工作环境温度的影响，通常情况下红外探测器的探测率低于可见探测器，这就造成较差的等效噪声功率；(2)由于红外器件的结构非均匀性、光敏面的不完整性、非线性等原因，器件之间的个别差异明显，影响了标准量值传递的可靠性；(3)红外探测器往往需要配置复杂和昂贵的制冷器件，这显著限制了它们在不同工作平台的应用可行性。

发明内容

本发明的目的是提供一种辐亮度定标方法及激光光源、黑体辐射源定标系统，以解决传统的定标方法和定标系统需要配备制冷器件，体积较大，功耗较高，且定标不准确的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种辐亮度定标方法，其特征在于：采用固体钛宝石激光器作为发射信号光的泵浦光源，采用非线性参量介质作为对入射光放大并受激产生受激光的转换介质，采用光子计数型探测器接收转换介质的受激光，光子计数型探测器电连接有计数器；

首先泵浦光源的信号光入射至非线性参量介质，非线性参量介质对信号光放大并产生受激光，光子计数型探测器接收受激光，计数器对入射至光子计数型探测器的受激光产生的光子进行计数；然后引入待定标光源，待定标光源的出射光和信号光合为一路入射至转换介质，转换介质对待定标光源的出射光和信号光放大并产生受激光，光子计数型探测器接收受激光，计数器对入射至光子计数型探测器的受激光产生的光子进行计数；将引入待定标光源时的光子数比上未引入待定标光源时的光子数，得到的比值可作为待定标光源的定标值。

所述的一种辐亮度定标方法，其特征在于：所述非线性参量介质为BBO晶体或LiNbO₃晶体；所述光子计数型探测器为光子计数型雪崩二极管或光子计数型光电倍增管，所述计数器为994计数器。