[發明專利]一種光譜響應度校準方法及其裝置

有效

• 申請號: 201310549393.7
• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN103542934A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 陳聰;潘建根;楊靜
• 申請（專利權）人: 杭州遠方光電信息股份有限公司
• 主分類號: G01J3/02
• 分類號: G01J3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明屬于光輻射測量領域，具體涉及一種光譜響應度校準方法以及裝置。

【背景技術】

光譜響應度是是光輻射探測器的基本性能之一，它表征了光輻射探測器對不同波長入射輻射的響應程度。光輻射探測器只有經光譜響應度校準后才能用于絕對光譜值的測量，光譜響應度校準不確定度的大小是決定光輻射探測器測量結果準確度的關鍵。

光譜響應度校準一般有基于標準輻射源和基于標準探測裝置兩種方法。長期以來光譜輻射量的標準是建立在輻射源(黑體和不同等級的標準燈)基礎上的，但是其精度已不能適應高精度計量領域日益發展的要求。為了確保校準量值的置信度，標準探測裝置需要在嚴格設計的校準裝置中對待校探測裝置的光譜響應度進行校準，目前典型的校準裝置包括基于光源-單色儀的光譜比較系統（Spectral?Comparator?Facility，SCF）以及基于可調諧激光器的均勻光源光譜輻照度、光譜輻亮度校準系統（Spectral?Irradiance?and?Radiance?Calibration?with?Uniform?Sources，SIRCUS）。

SCF系統以普通光源和單色儀組合作為輻射源，由于普通光源的功率較低，單色儀輸出的單色光光線能量較弱，難以被精確探測和測量，只能采取將單色儀輸出的光線采用聚焦成像等方式聚焦到探測器上進行探測，但這種方案中，光束和探測器的不均勻性對測量結果的不確定度有很大影響，且成像結構復雜，引入的雜散光較大，功率響應誤差大；更為重要的是，由于聚焦成像測量的均為功率響應值，無法直接進行光譜輻亮度和光譜輻照度的校準。

SIRCUS系統采用多套可調諧激光器提供高功率單色光，經功率穩定、頻譜分析、波長測量、斬波等過程后，與多個尺寸不同的積分球結合獲得均勻分布的穩定輻射源，雖然該系統可直接進行功率、光譜輻照度和光譜輻亮度響應值的校準，但不同量值的校準，需要切入不同尺寸的積分球，操作不方便；此外，其頻譜分析和波長測量也引入了Michelson和Fabry–Perot干涉儀等精密器件，不僅結構復雜，且多套可調諧激光器、干涉儀和多個積分球等使用和維護成本極高，至今仍不能實現推廣應用，即使在國家最高計量機構，也難以負擔。

【發明內容】

為了克服現有技術的不足，本發明基于標準探測裝置的比較法，提供一種設計精巧、成本低、校準不確定度小且校準量值齊全的光譜響應度校準裝置及一種光譜靈敏度校準的方法。

為解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種光譜響應度校準方法，其特征在于，利用波長連續可調的單波長輻射源、混光器、可在待校波段內輸出一個以上離散波長激光的激光裝置以及標準探測裝置，實現待校探測裝置光譜響應度校準：

在待校波段內，單波長輻射源發出的單色光或激光裝置發出的離散波長激光經混光器混光后，分別入射到待校探測裝置和已知光譜響應度的標準探測裝置中；

依次比較在單波長輻射源發出的同一單色光入射時的待校探測裝置與標準探測裝置的響應值，結合標準探測裝置的絕對光譜響應度，即可計算出待校探測裝置的光譜響應度曲線；

依次比較在激光裝置發出的同一離散波長激光入射時的待校探測裝置與標準探測裝置的響應值，結合標準探測裝置的絕對光譜響應度，即可計算出待校探測裝置的離散光譜響應度；

利用待校探測裝置的離散光譜響應度校正光譜響應度曲線。

在本發明中，連續可調的單色光源在整個待校波段內依次產生不同波長的單色光，經混光器混光后作為主要光源；激光裝置所產生的激光為待校波段內的一個或多個波長的單色光，經混光器混光后作為輔助光源。混光后的光源發光面亮度分布均勻，接近于理想朗伯體輻射源，可同時實現光譜輻照度、光譜輻亮度、光譜輻射功率等絕對量值的校準。在待校波段內，利用標準探測裝置和待校探測裝置測得的單波長輻射源發出的單色光的測量結果，獲得待校探測裝置的光譜響應度曲線，再利用標準探測裝置和待校探測裝置測量離散波長激光的測量結果，獲得待校探測裝置的離散光譜響應度。相比于主光源，激光的波長準確度高，功率也較高，基于激光裝置的輔助光源可以使待校探測裝置更加準確地響應各波長單色光的信號，進而獲得待校探測裝置更加準確的離散光譜響應度，即待校探測裝置對各個離散波長的光譜響應情況。利用待校探測裝置的離散光譜響應度修正光譜響應度曲線，可以獲得待校探測裝置在整個待校波段范圍內的準確的絕對光譜響應度。本發明中的標準/待校探測裝置優選為光輻射探測器，但也可以為其它探測裝置。