征在于：标定黑 体包括镓熔点黑体和铟凝固点黑体，镓熔点黑体辐射信号和铟凝固点黑体辐射信号能够受 控单独进入光路。
3. 根据权利要求2所述一种宽波段太赫兹源辐射功率校准装置，其特征在于：标准太 赫兹辐射源分为用于提供弱太赫兹辐射的太赫兹变温黑体和用于提供强太赫兹辐射的太 赫兹肖特基放大倍频源；参考太赫兹探测器分为Bolometer探测器和Thomas热探测器；当 标准太赫兹源采用太赫兹变温黑体时，参考太赫兹探测器采用Bolometer探测器，标准太 赫兹源采用太赫兹肖特基放大倍频源时，参考太赫兹探测器采用Thomas热探测器；光学系 统中还包括Bolometer光锥親合系统，Bolometer光锥親合系统包括球面反射镜、抛物面 反射镜，Bolometer光锥耦合系统将接收的卡塞格林系统会聚的光斑，变为平行光入射到 Bolometer探测器内部的光锥前端面上；Bolometer光锥親合系统处于真空低背景通道中。
4. 根据权利要求2所述一种宽波段太赫兹源辐射功率校准装置，其特征在于：标准太 赫兹辐射源分为用于提供弱太赫兹辐射的太赫兹变温黑体和用于提供强太赫兹辐射的太 赫兹肖特基放大倍频源；参考太赫兹探测器分为Golay探测器和Thomas热探测器；当标准 太赫兹源采用太赫兹变温黑体时，参考太赫兹探测器采用Golay探测器，标准太赫兹源采 用太赫兹肖特基放大倍频源时，参考太赫兹探测器采用Thomas热探测器。
5. 根据权利要求3或4所述一种宽波段太赫兹源辐射功率校准装置，其特征在于：太 赫兹肖特基放大倍频源和待测太赫兹源处于前置密封罐中，前置密封罐通过太赫兹透射窗 口与真空低背景通道连通，太赫兹肖特基放大倍频源辐射信号和待测太赫兹源辐射信号能 够受控单独进入光路。
6. 根据权利要求1所述一种宽波段太赫兹源辐射功率校准装置，其特征在于：低温辐 射黑体采用液氮制冷黑体，真空低温背景通道壳体分为两层，壳体内外层之间通过注入液 氮制冷，真空低温背景通道真空度至少达到l〇_4mbar。
7. -种利用权利要求3或4所述装置进行宽波段太赫兹源辐射功率校准的方法，其特 征在于：包括以下步骤： 步骤I:根据待测太赫兹源的辐射功率选择采用太赫兹变温黑体作为标准太赫兹辐射 源或采用太赫兹肖特基放大倍频源作为标准太赫兹辐射源；若采用太赫兹变温黑体作为标 准太赫兹辐射源，则进入以下步骤2,若采用太赫兹肖特基放大倍频源作为标准太赫兹辐射 源，则进入以下步骤3; 步骤2 :弱太赫兹辐射源辐射功率校准： 步骤2. 1 :利用标定黑体对太赫兹变温黑体温度进行标定： 步骤2.I. 1 :关闭标准太赫兹辐射源、标定黑体、待测太赫兹源，斩光片以设定频率将 真空低温背景通道的背景辐射和低温辐射黑体的辐射交替引入光路，光路中的太赫兹窄带 光谱滤光片转轮选择为通孔，并由参考太赫兹探测器接收，参考太赫兹探测器的输出信号 经锁相放大器后得到背景辐射电压信号m= 1，2,…，M，M为测量次数； 步骤2. 1. 2 :打开第一标定黑体，并将第一标定黑体辐射信号引入光路，斩光片以设定 频率将第一标定黑体辐射信号和低温辐射黑体的辐射信号交替引入光路，光路中的太赫 兹窄带光谱滤光片转轮选择为通孔，并由参考太赫兹探测器接收，参考太赫兹探测器的输 出信号经锁相放大器后得到电压信号Viv所述第一标定黑体为镓熔点黑体或铟凝固点黑 体； 步骤2. 1. 3 :打开第二标定黑体，并将第二标定黑体辐射信号引入光路，斩光片以设定 频率将第二标定黑体辐射信号和低温辐射黑体的辐射信号交替引入光路，光路中的太赫兹 窄带光谱滤光片转轮选择为通孔，并由参考太赫兹探测器接收，参考太赫兹探测器的输出 信号经锁相放大器后得到电压信号所述第二标定黑体为镓熔点黑体或铟凝固点黑体， 且第二标定黑体不同于第一标定黑体； 步骤2. 1. 4 :打开太赫兹变温黑体，将太赫兹变温黑体温度调整为T1，并将太赫兹变温 黑体辐射信号引入光路； 步骤2. 1. 5 :斩光片以设定频率将太赫兹变温黑体辐射信号和低温辐射黑体的辐射信 号交替引入光路，光路中的太赫兹窄带光谱滤光片转轮选择为通孔，并由参考太赫兹探测 器接收，参考太赫兹探测器的输出信号经锁相放大器后得到电压信号； 步骤2. 1. 6 :改变太赫兹变温黑体温度，重复步骤2. 1. 5,得到参考太赫兹探测器的输 出信号经锁相放大器后的电压信号V^^CTi)，i= 1，2,…，Y;Y为选用的太赫兹变温黑体 的温度点数； 步骤2. 1. 7 :根据以下公式得到太赫兹变温黑体温度为Ti时的标定温度T/ :
入为太赫兹波长，X1S全太赫兹波段下限，X2为全太赫兹波段上限，e1为镓熔点黑 体发射率，e2为铟凝固点黑体发射率，h为普朗克常数，c为光速，k为波尔兹曼常数； 步骤2. 2 :太赫兹福射参数校准： 步骤2. 2. 1 :根据步骤2. 1. 6得到的Vc^m(Ti)，i= 1，2,…，Y，按照公式
得到光路中的太赫兹窄带光谱滤光片转轮选择为通孔时的辐射功率修正系数和 辐射亮度修正系数元.u，其中
A为太赫兹变温黑体辐射出射面的面积，e为太赫兹变温黑体发射率； 步骤2. 2. 2 :打开太赫兹变温黑体，将太赫兹变温黑体温度调整为T1，并将太赫兹变温 黑体辐射信号引入光路，光路中的太赫兹窄带光谱滤光片转轮选择为第j个太赫兹波段对 应的滤光片，j= 1，2,…，Z，Z为太赫兹窄带光谱滤光片转轮中的滤光片个数； 步骤2. 2. 3 :斩光片以设定频率将太赫兹变温黑体辐射信号和低温辐射黑体的辐射信 号交替引入光路，并由参考太赫兹探测器接收，参考太赫兹探测器的输出信号经锁相放大 器后得到电压信号； 步骤2. 2. 4 :改变太赫兹变温黑体温度，重复步骤2. 2. 3,得到参考太赫兹探测器的输 出信号经锁相放大器后的电压信号Vcmim(Ti); 步骤2. 2. 5 :重复步骤2. 2. 2~步骤2. 2. 4,得到太赫兹窄带光谱滤光片转轮中每一个 滤光片对应的电压信号VraB，^(Ti)，j= 1，2,…，Z; 步骤2. 2. 6 :按照公式
得到光路中的太赫兹窄带光谱滤光片转轮选择为第j个太赫兹波段对应的滤光片时 的辐射功率修正系数和辐射亮度修正系数元j，其中
入u为第j个太赫兹波段下限，Au为第j个太赫兹波段上限； 步骤2. 3 :待测太赫兹源辐射参数测量： 步骤2. 3. 1 :打开待测太赫兹源，并将待测太赫兹源辐射信号引入光路，斩光片以设定 频率将待测太赫兹源辐射信号和低温辐射黑体的辐射交替引入光路，光路中的太赫兹窄带 光谱滤光片转轮选择为第j个太赫兹波段对应的滤光片，并由参考太赫兹探测器接收，参 考太赫兹探测器的输出信号经锁相放大器后得到电压信号Vu^j; 步骤2. 3. 2 :根据公式
得到待测太赫兹源在光路中的太赫兹窄带光谱滤光片转轮选择为第j个太赫兹波段 对应的滤光片时的辐射功率值Puw和辐射亮度值LUTj; 步骤3 :强太赫兹辐射源辐射功率校准： 步骤3. 1 :关闭标准太赫兹辐射源、标定黑体、待测太赫兹源，斩光片以设定频率将真 空低温背景通道的背景辐射和低温辐射黑体的辐射交替引入光路，光路中的太赫兹窄带光 谱滤光片转轮选择为通孔，并由Thomas热探测器接收，Thomas热探测器的输出信号经锁相 放大器后得到背景辐射电压信号m= 1，2,…，M，M为测量次数； 步骤3. 2:打开太赫兹肖特基放大倍频源，并将太赫兹肖特基放大倍频源的辐射信号 引入光路，斩光片以设定频率将太赫兹肖特基放大倍频源辐射信号和低温辐射黑体的辐射 信号交替引入光路，光路中的太赫兹窄带光谱滤光片转轮选择为通孔，并由Thomas热探测 器接收，Thomas热探测器的输出信号经锁相放大器后得到电压信号Vcam; 步骤3. 3 :根据公式
得到光路中的太赫兹窄带光谱滤光片转轮选择为第j个太赫兹波段对应的滤光片时 的辐射功率修正系数，Prai为太赫兹肖特基放大倍频源的标准辐射功率值，奴幻为 Thomas热探测器的入射窗口对太赫兹肖特基放大倍频源辐射太赫兹窄带波段的透过率， 々〇；.)为Thomas热探测器的入射窗口对太赫兹肖特基放大倍频源在第j个太赫兹波段的透 过率； 步骤3. 4 :打开待测太赫兹源，并将待测太赫兹源辐射信号引入光路，斩光片以设定频 率将待测太赫兹源辐射信号和低温辐射黑体的辐射交替引入光路，光路中的太赫兹窄带光 谱滤光片转轮选择为第j个太赫兹波段对应的滤光片，并由Thomas热探测器接收，Thomas 热探测器的输出信号经锁相放大器后得到电压信号V' %^;根据公式
得到待测太赫兹源在光路中的太赫兹窄带光谱滤光片转轮选择为第j个太赫兹波段 对应的滤光片时的辐射功率值P'UT，j。
8. 根据权利要求7所述一种宽波段太赫兹源辐射功率校准方法，其特征在于：步骤2 中的参考太赫兹探测器为Bolometer探测器。
9. 根据权利要求7所述一种宽波段太赫兹源辐射功率校准方法，其特征在于：全太赫 兹波段为30ym~3000ym，太赫兹窄带光谱滤光片转轮中滤光片对应的太赫兹波段为： 30um~ 80um、80um~ 150um、150um~ 250um、250um~ 400um、400um~ 800um、 800um~1500um、1500um~3000um〇
【专利摘要】本发明提出了一种宽波段太赫兹源辐射功率校准装置及校准方法，可以测试的太赫兹源为光束发散角大于1.732°、光谱范围为(30～3000)μm的太赫兹源。本发明采用标准太赫兹源和待测太赫兹源的辐射参数比对的测量方法，标准太赫兹源或待测太赫兹源的辐射经过太赫兹透射窗口进入低温真空背景通道后，与液氮制冷黑体的背景辐射交替被斩光片调制成周期性变化的太赫兹辐射信号，被卡塞格林系统会聚，经过太赫兹光谱滤光片入射到太赫兹探测器上，转换为周期性变化的电压信号，经过锁相放大器处理得到稳定的测量电压信号；根据由弱标准辐射源或强标准辐射源测量得到的辐射功率修正系数计算得到待测光源的辐射功率，同时还可计算得到待测源的辐射亮度。
【IPC分类】G01J1-16
【公开号】CN104713641
【申请号】CN201510133777
【发明人】杨鸿儒, 李宏光, 常伟军, 腾国奇, 汪建刚, 张博妮, 薛占理, 孙宇楠, 曹锋, 马世帮
【申请人】西安应用光学研究所
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年3月25日