基于低温辐射计的光探测器响应度基准

基于低温辐射计建立了一系列激光波长上光探测器响应度测量基准。进行了基准装置性能的研究,应用光辐射有效加热功率检验方法进行了不确定度评估。在氦氖、氩氪离子以及钛蓝宝石激光器的10个波长上测量了作为标准探测器的陷阱探测器的响应度。在氦氖、氩氪离子激光波长测量结果的不确定度达到0.8×10^-4,在钛蓝宝石激光器达到1.1×10^-4。对标准探测器的面响应均匀性、非线性、偏振响应、角度响应等特性对响应度测量结果的影响进行了研究。     

一种新型电校准光辐射探测器特性的研究

对一种新型电校准辐射计的面响应不均匀性、线性和绝对响应度等特性进行了研究。在０．７～７５０μＷ范围内测得其线性度优于０．５％。面响应不均匀性的测量是利用小的激光光斑在探测器的灵敏面进行二维扫描。在探测器的主要灵敏面内,相对响应度与到探测器中心的距离表现为二次曲面关系。本对不同光斑大小、光束横截面上不同功率分布以及光斑入射到探测器表面的不同位置引起的测量误差进行了分析和研究。给出了是否需要修正的判据和需要修正时所应采用的修正方法,这种方法也适用于其它类型的电校准辐射计,利用该修正方法可以显降低测量不确定度。实验考查了面响应不均匀性的影响,实验结果证明了修正方法的正确性。     

探测器响应度不均匀性对测量LED平均发光强度的影响

使用响应度分布不均匀的探测器来测量光分布不均匀LED的平均发光强度时,其测量结果可能会引入显著的测量误差。设计实验装置对3种不同类型的探测器的响应度分布进行测量,结果表明带光漫射器的光度探测器响应度均匀性很差,这样的光度探测器用于测量一种白光LED平均发光强度时,响应度不均匀引起的测量误差可达2.0%。类似于光谱失配修正方法,给出了对探测器响应度不均匀性评价的方法以及响应度不均匀性评价因子c的表达式,并建议在进行LED平均发光强度测量时,应避免使用带光漫射器的光度探测器。     

采用单片式探测器实现辐射通量定标

在基于双单色仪的辐射通量定标中,为了克服陷阱探测器视场小、孔径小的缺点,提出了采用单片式探测器替代陷阱探测器进行辐射通量定标的方法。采用只与光路垂直的一片硅探测器,使其光敏面与孔径光阑几乎重合,以增大探测器的孔径角。同时为了保证测量精度,采用偏置电流极低的运算放大器OPA128,并且增大了反馈电阻,以增强对弱信号的响应。采用单片式探测器对400—1000nm波长范围内进行辐射通量定标,系统不确定度包括：探测器响应拟合不确定度7‰,从陷阱探测器到单片探测器的传递不确定度3．14‰,光源波动小于1‰,系统重复性的不确定度3‰,最终合成不确定度为8．3‰,测量结果满足要求。     

陷光探测器偏振响应特性的研究

偏振响应特性是反映光探测器质量的重要参数。陷光探测器(陷光二极管)是低温辐射计的传递探测器。中对陷光探测器的偏振响应特性进行了测量研究，并提出了对它的数值表述方法。探测器偏振响应特性的测量结果的不确定度达到0．005％。测量结果表明，不同的反射型陷光探测器的偏振响应特性相差很大，在光辐射测量中不容忽视。     

氮化镓肖特基结紫外探测器的异常特性测量

测量了CaN肖特基结紫外探测器在有、无光照下的I-V异常特性。分别用362nm和368nm光束对有源区进行横向扫描,得到了光照不同部位时探测器在无偏压、2V反向偏压下的电流。紫外光照到肖特基结压焊电极附近及透明电极边沿附近区域时,探测器在反向偏压下有较大增益,空间响应均匀性变差,在禁带内有两个增益响应峰波长——364nm和368nm。探测器在810nm光照射下,反向偏压下的光响应增益、持续光电导存在光淬灭现象。探测器紫外光照完后,俘获中心及表面陷阱所俘获的部分电荷在高反向偏置电压下老化可以通过隧穿或发射效应释放出来,经过高反向偏置电压老化完后的探测器在同一低反向偏置电压下暗电流比老化前的要小。测量结果为GaN器件的研制提供了参考数据。     

400～1700 nm绝对光谱响应度校准和量值传递

介绍了高准确度光辐射功率校准原理和方法,利用低温辐射计作为主标准器,以陷阱探测器作为传递标准,激光器作为光源,通过激光功率稳定装置,校准了硅陷阱探测器和铟镓砷陷阱探测器的绝对光谱响应度。选取476.1, 488, 514.7, 521, 568, 632.8, 647.1, 785, 852, 980, 1064, 1550,nm共12条谱线完成了校准实验,绝对光谱响应度测量不确定度均优于0.05%。通过量子效率模型得出了硅陷阱探测器的绝对光谱响应曲线。利用InGaAs陷阱探测器分立波长点的绝对光谱响应度与相对光谱响应曲线进行了验证分析。结果表明,2种陷阱探测器均可用作传递标准进行高准确度的可见光和近红外光辐射功率校准和量值传递。     

面向定量化红外遥感的热电堆探测器定标技术

从红外遥感信息定量化的发展要求出发,分析了测辐射热计、热电堆探测器和热释电探测器的响应特性,选择薄膜热电堆探测器TS-76作为传递标准探测器.搭建高精度光谱响应率定标系统,使用宽波段可调谐激光器和绝对低温辐射计对TS-76探测器的线性、空间均匀性以及重复性进行了标定.按照国际通用不确定度评估规范,对光谱响应率测量结果进行不确定度分析和评估,联合不确定度小于1.5%,并根据实验结果提出实现高精度中远红外辐射定标的技术方案,证明基于热电堆探测器的红外辐射定标技术可以有效缩短标准传递的链路,提高定标的精度.     

光刻机曝光面辐照度的测量

本文叙述了用标准探测器方法对光刻机曝光面辐照度的准确测量。标准探测器绝对光谱响应度的确定及修正,给出了现场测量结果,还给出了对光刻辐射计的标准定结果。并对测量结果进行了分析。     

光刻机曝光面辐照度的测量

本文叙述了用标准探测器方法对光刻机曝光面辐照度的准确测量。标准探测器绝对光谱响应度的确定及修正,给出了现场测量结果,还给出了对光刻辐射计的标定结果。并对测量结果进行了分析     

Stability under vacuum of silicon trap detectors and their use as transfer instruments in cryogenic radiometry

The stability of the responsivity of trap detectors under vacuum has been studied by means of a special chamber designed for the test of photodetectors at low pressure. The first experiments at a wavelength of 647 nm show that the responsivity variations are smaller than the uncertainties of the measurements, approximately 3 parts in 10(5), when the detector operates successively in air, under vacuum, and then again in air. Calculations based on experiments with single windowless photodiodes indicate that the change in trap responsivity that is due to vacuum effects should be smaller than 1 part in 10(5), at least in the visible part of the wavelength range. This stability makes trap detectors suitable for cryogenic radiometry when one uses transfer detectors under vacuum.     

Absolute measurement of F2-laser power at 157 nm

We report a comparison of laser power measurements at the F2-laser wavelength of 157 nm made at two facilities of the Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), the German national metrology institute. At the PTB laboratory at the electron storage ring BESSY II in Berlin, the scale for laser power was directly traced to a cryogenic radiometer operating at 157 nm, whereas at the PTB laser radiometry facility in Braunschweig the calibration of transfer detectors was performed with a newly developed standard for laser power at 157 nm, which is traceable in several steps to a cryogenic radiometer operating at 633 nm. The comparison was performed under vacuum conditions with laser pulse energies of approximately 10 microJ, however with different average powers because different primary standard radiometers were used. The relative deviation for the responsivity of the transfer detector was 4.8% and thus within the combined standard uncertainty.     

陷阱式探测器的发展

陷阱式探测器是光辐射计量中一种重要的探测器,本文介绍了这种探测器的发展过程、结构特点,并指出了研制新陷阱探测器的发展方向     

光辐射量值传递系统的建立与新发展

光辐射计量以其独有的特性被广泛的应用于各行各业，从近期的国际比对来看，光辐射参数的计量测试占有相当重要的地位，参数涉及越来越多。从最初的坎德拉到应用广泛的温度、功率及辐射照度等，体现了光辐射计量技术快速发展的同时，也体现了光辐射技术在各个领域的广泛应用。本文主要介绍以探测器为基础的新型的光辐射量传系统，该系统主要以低温辐射计为基准，以各种标准探测器、辐射计等为传递标准对辐射的各个专业进行量值传递，并简要说明了现阶段光辐射计量面临的新问题及其新的发展方向。     

Traceable laser power measurements of diode laser radiation in the near infrared

We report a new calibration setup for laser radiometry at the Physikalisch-Technische Bundesanstalt, the German National Metrology Institute. Measurements of laser diode power of free beam diode lasers in the near infrared spectral range at a wavelength of 808 nm for powers up to 250 W and at wavelengths of 915 nm, 940 nm, and 980 nm for laser powers up to 25 W have been established. The calibration setup, the standard detector, the uncertainty budget and first calibration results will be presented and discussed. The standard uncertainty of the HLR302 standard detector is 0.2%. This uncertainty might be the main contribution to the overall uncertainty in customer calibrations, depending on the quality of the transfer detectors.     

Thermodynamic Radiation Thermometry Using Radiometers Calibrated for Radiance Responsivity

Using radiometry, thermodynamic temperatures can be determined by a variety of experimental techniques. Radiometers without imaging optics can be calibrated for spectral power or spectral irradiance responsivity, and radiometers with imaging optics can be calibrated for radiance responsivity. These separate approaches can have different uncertainty components with different uncertainty values. At NIST, thermodynamic radiation thermometry is performed using radiation thermometers calibrated for radiance responsivity using laser-irradiated integrating sphere sources (ISS). The radiance of the ISS is determined using Si-trap detectors whose spectral power responsivity is traceable to the electrical substitution cryogenic radiometer. The radiometric basis of the NIST approach is discussed. The uncertainty budget for the measurements as well as the characterizations to determine the component uncertainty values is listed.     

低温辐射计计量比对研究

低温辐射计是迄今为止国际上公认最精确的光辐射功率测量系统,基于探测器的光辐射量值是可溯源的基本量。低温辐射计是目前国际上公认最准确的光辐射功率测量方法,是基于探测器的光辐射量值溯源源头。为验证不同实验室间的低温辐射计测量量值的一致性,由中国计量科学研究院作为主导实验室组织了此次低温辐射计比对,参比实验室包括中国电子科技集团第四十一研究所与西安应用光学研究所。介绍了比对的基本情况与技术方案,分析了比对结果。比对结果表明,各参比实验室相对于比对参考值的测量偏差在±0.02%之内;尽管各实验室使用的低温辐射计的类型不同以及装置存在差异,比对结果证明了各实验室低温辐射计测量的量值具有较好的一致性。