吴志峰，代彩红，赵伟强，徐楠，李玲，王彦飞，林延东
中国计量科学研究院光学与激光计量科学研究所
摘要：探测器的光谱辐射照（亮）度响应度是辐射定标中最重要的参数之一。传统的光谱辐射定标采用宽谱段光源和单色仪装置测量,新建的激光辐射测量装置采用激光和探测器测量,可以大大降低测量的不确定度。该装置首先将可调谐激光耦合进入积分球生成均匀的朗伯体单色光源,然后采用低温辐射计量传的标准陷阱探测器和面积已知的光阑,进行400～900 nm探测器的光谱辐射照度响应度标定。研究主要集中在四个方面:（1）低温辐射计仅在某些分立激光波长定标标准探测器,其他激光波长下的光谱响应度必须进行插值,通过对比光谱响应度直接测量方法推导的陷阱探测器量子吸收效率,可以计算插值在其他波长带来的光谱响应度偏差,结果表明400～900 nm数据插值算法的总体偏差小于0.074%;（2）实验采用电荷积分法测量标准探测器和被测探测器的电荷信号,并采用监视探测器消除激光功率起伏以降低激光功率稳定性的影响,测量重复性优于0.1%;（3）针对标准探测器在向低温辐射计溯源和进行光谱辐射照度响应度量传时的激光功率差异,采用激光双光路叠加法测量探测器不同波长下的非线性系数,分析标准探测器光谱非线性带来的测量不确定度,在450, 632.8和850 nm波长下,当探测器电流从0.2 mA变到3 nA时的非线性修正小于1.000 25;（4）针对标准探测器定标时的功率模式和量传时的辐射照度模式差异,采用二维电控位移平台测量探测器的均匀性并进行修正,测量得到的标准探测器中心直径5 mm的非均匀性小于0.03%。最终采用可调谐激光辐射照度响应度测量装置,可以实现400～900 nm辐射照度响应度测量不确定度0.14%～0.074%（k=1）。实验对比了激光辐照度响应度装置和标准灯-单色仪装置两种方法测量的探测器的光谱辐射照度响应度。测量结果表明两种装置在400～900 nm的响应度标定近似等价,测量偏差全部位于标准灯-单色仪装置的测量不确定度范围内,验证了激光辐照度响应度测量装置的实用性。
关键词：低温辐射计；光谱辐射照度响应度；电荷积分法
传统的探测器光谱响应度定标通常采用连续光源经单色仪分光后形成单色辐射源测量。而 黑体辐射源、溴钨灯、氘灯等光源分光后的单色辐射功率较低，远低于单波长激光的功率。单色仪分光方法测量的动态范围受到限制，测量不确定度较大。采用激光光源，可以将量值溯源至低温辐射计系统。英国国家物理实验室与世界辐射中心开展了多次的太阳辐射照度量值比对。英国国家物理实验室将太阳辐射计的量值通过陷阱探测器溯源至低温辐射计，测量不确定度显著优于世界辐射中心结果。美国国家标准与技术研究院和德国联邦物理技术研究院分别建立了基于激光器的辐射照度响应度和辐射亮度响应度的测量装置。根据被测探测器和标准探测器在激光辐射测量系统下的信号比值，标定被测探测器的响应度。现有激光器技术使得激光波长可以提供宽范围的光谱输出，未来基于可调谐激光的光谱测量在大量值、 高准确度测量方面具有很大的应用前景。
https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDAUTODAY&filename=GUAN202103033&v=w9Z0y1AQjjBKx8Ly5IN8Sj495pnb%25mmd2BKB1vrlzQZlzbjyErNxjRohHABsoFtScWWX1
