[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

权利要求书

1.一种太赫兹焦平面响应率及响应率不均匀性测试方法，其特征在于，包括一种太赫兹焦平面响应率及响应率不均匀性测试系统：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；

所述方法，包括以下步骤：

步骤(a)，调节光阑直径，使太赫兹辐射源发出的太赫兹光通过光阑后，能够被太赫兹功率计完全接收，利用太赫兹功率计测量此时的太赫兹激光的光功率值P；

步骤(b)，使用被测太赫兹焦平面对激光束成像，采集图像同时对太赫兹功率计的像元响应起伏进行高斯曲面拟合，得到太赫兹激光光斑的能量分布，拟合方程为高斯线型，如公式(4)：

式中：A为太赫兹功率计响应幅值；(x₀,y₀)为光斑中心位置；σ₁，σ₂为x，y方向上的标准差；

步骤(c)，对步骤(b)得到的太赫兹激光光斑的能量分布方程，在焦平面被照射的所有空间区域内，进行二重积分，如公式(5)：

其中，D为太赫兹激光在太赫兹焦平面上的照射空间区域，在此区域内进行积分；I(x,y)为上一步中拟合得到的太赫兹激光光斑能量分布方程；

步骤(d)，选定激光光斑照射范围内任意一个像元为待测像元，对步骤(b)得到的太赫兹激光光斑的能量分布方程，在所对应的空间区域内，进行二重积分，见公式(6)：

其中，D(i,j)为待测像元在太赫兹焦平面上所对应的空间区域，在此区域内进行积分；

步骤(e)，公式(6)和公式(5)的比值即为待测像元所接收到的光功率占整个太赫兹激光光斑能量的比例，待测像元所接收到的绝对光功率值P(i,j)即为：

步骤(f)，选定被照区域内的其他像元，重复步骤(d)和步骤(e)，得到被照区域内的所有像元接收的绝对光功率值；同时分别采集有太赫兹辐射和无太赫兹辐射情况下的整个太赫兹焦平面不同像元的信号响应值V₁(i,j)和V₀(i,j)，根据公式(1)即可计算得到被照区域内所有像元的响应率值，所述公式(1)为：

其中，V₁(i,j)和V₂(i,j)为在太赫兹辐射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；

步骤(g)，移动三维位移台，使太赫兹辐射源照射到太赫兹焦平面的其他区域，依次按照步骤(b)至步骤(f)的顺序，计算得到整个太赫兹焦平面的所有像元的响应率值；

步骤(h)，通过公式(2)和公式(3)计算被测太赫兹焦平面的平均响应率值的大小以及响应率不均匀性的大小，所述公式(2)为：

其中，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；

所述公式(3)为：

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；其中，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。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三维位移台的运动行程为300mm，重复定位精度为2μm。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述太赫兹辐射源为连续太赫兹激光器。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述太赫兹功率计的光谱覆盖范围为0.3THz～10THz，光敏面直径大于等于15mm。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述太赫兹辐射源和被测器件之间设置光阑，所述光阑为可调光阑，通光直径调节范围为0mm～36mm。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：调节太赫兹辐射源，使其输出稳定的太赫兹激光，调整太赫兹辐射源、光阑、以及被测太赫兹焦平面，三者光轴保持一致。