[发明专利]基于自发参量下转换的宽谱段自校准绝对光谱辐射计

说明书

本发明公开了一种基于自发参量下转换的宽谱段自校准绝对光谱辐射计，包含有相关光子源模块、旋转扫描反射镜、无焦望远镜光路模块，二向色镜，双通道泵浦光抑制光路模块，信号光采集光路模块，空闲光采集光路模块，双路符合器和控制计算机。相关光子源模块为本发明提供基于Ⅰ类自发参量下转换效应的“无溯源”定标，旋转扫描反射镜顺时针旋转90°分别实现自定标功能和目标辐射信息观测功能的切换，根据这种设计理念实现了一种自校准的绝对光谱辐射计。这种自校准的绝对光谱辐射计在光辐射测量、光辐射计量标准传递中具有重要的应用前景。

技术领域

本发明涉及光辐射测量、光辐射定标和光学计量技术领域，尤其涉及一种基于自发参量下转换的宽谱段自校准绝对光谱辐射计。

背景技术

自发参量下转换是指单色泵浦光子流泵浦非线性晶体后产生的一种物理现象。入射光子以一定的概率分裂成孪生光子对，下转换孪生光子对的两个光子和泵浦光的频率遵循能量守恒关系，三者的波矢满足动量守恒关系。动量守恒和能量守恒关系，构成了自发参量下转换中泵浦光和非线性晶体之间的相位匹配条件。设计并满足一定的相位匹配条件，就可以产生所需的宽光谱分布。

自发参量下转化物理现象在光学计量中的一个重要应用是利用自发参量下转化所产生的相关光子对在时间和空间上的高度相关性，测量光子探测器的绝对量子效率。目前国内外利用该方法测量光子探测器量子效率的手段都是采用滤光片筛选一对相关波长，每次仅能测量两个相关波长点上的探测器量子效率，如果要测量其他波长上的探测器量子效率，则需要重新调整测量光路，并更换滤光片，重复测量步骤。上述方法不仅获得的有效通道数有限，而且过程繁复，因此更多停留在实验研究上，在实用化方面存在不足。如果通过光学设计实现所需谱段相关光子的全收集，通过色散系统实现连续光谱扫描测量，就能够在全谱段范围上实现光子探测器的量子效率定标，在实用性方面将有巨大提升。

光谱辐射计在光辐射测量中具有重要的应用，经过定标的光谱辐射计可以作为探测设备，获得目标的准确光辐射信息。在光辐射定标领域，经过定标的光谱辐射计还可以充当传递辐射计，实现辐射基准的量值传递。

根据相关光子定标原理，其本质是基于量子力学等基本物理学效应，不依赖于初级基准的辐射量值，例如低温绝对辐射计的功率标准、相点黑体的绝对辐射量值标准等，从理论上讲属于“无溯源”的定标方法。由于减少了辐射量值传递的环节，有利于定标精度的进一步提升，在光辐射定标领域具有重要应用价值。

如果将相关光子定标装置和光谱辐射计功能合一，则可以实现兼具观测和定标双工作模式的自校准辐射计。能够定期实时校准辐射计光电回路的衰变，实现辐射计的绝对“无溯源”定标。经过工程集成化设计，辐射计自身可以作为移动式的绝对基准辐射计进行量值传递，这在光辐射定标领域是一项重要的进步。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种基于自发参量下转换的宽谱段自校准绝对光谱辐射计，兼具观测和自定标功能。就观测功能而言，该设备能够作为观测设备获得目标的绝对光谱辐射量值信息，也可以作为传递辐射计，实现辐射量值的传递。就自定标功能而言，该设备基于自发参量下转换基本物理学效应，可以进行“无溯源”的绝对定标。自定标功能可以保证设备定期校准定标系数，实时提供准确的辐射量值观测结果。

本发明是通过以下技术方案实现的：