中国计量科学研究院光学与激光计量科学研究所, 北京 100029
开展了绝对辐射计溯源至低温辐射计的计量技术研究。选用激光作为光源,采用光斑非全覆盖绝对辐射计接收面的辐射功率模式进行校准实验。利用溯源至低温辐射计的陷阱探测器作为标准器定标激光器功率,然后通过替代法将量值传递至绝对辐射计。通过绝对辐射计光阑面积校准,实现激光功率与绝对辐射计测量辐照度的转化。通过对陷阱探测器的校准、绝对辐射计锥腔不同位置空间响应均匀性、锥腔的波长选择性等特性的分析,对实验所用绝对辐射计校准不确定度进行了详细评估,得到的校准不确定度为0.86%(包含因子k=2)。
测量 绝对辐射计 低温辐射计 量值溯源 测量不确定度
1 中国计量大学 光学与电子科技学院，杭州 310018
2 中国计量科学研究院 光学与激光计量科学研究所，北京 100029
InGaAs光电探测器是近红外波段重要的光探测器件之一，具有高量子效率、低暗电流、宽带宽等特性，被广泛应用于光电测量、光通信及遥感等领域中。基于超连续白光激光器与双单色仪的光谱比较装置，利用标准InGaAs陷阱探测器对平面InGaAs探测器在900 nm～1600 nm波段进行了相对光谱响应度的定标，并与利用钨灯作为光源的响应度定标结果进行了比较。两种光源条件下，光谱响应度在900 nm～1600 nm波段最大相对差值小于0.2%，取得了较好的一致性。超连续光源的测量重复性最大值小于0.06%，远小于使用卤钨灯的测量重复性1%，降低了因测量重复性贡献的不确定度分量，验证了超连续激光器在探测器相对光谱响应度定标中的可行性。此外，还对被定标的平面探测器光谱响应度结果进行了测量不确定度分析。
计量学 光电探测器 光谱响应度 超连续光源 定标 metrology photodetector spectral responsivity super-continuum light source calibration
中国计量科学研究院光学与激光计量科学研究所, 北京 100029
相关色温是表征光源光谱特性的重要参量,而国际上并无相关色温测量不确定度的解析公式。本文分别采用不确定度传播律法和蒙特卡罗两种方法分析相关色温的测量不确定度。对于不确定度传播律方法,从相关色温的基本定义推导给出相关色温灵敏度系数公式,进而评价相关色温测量不确定度。数值计算的相关色温随光谱功率的变化验证了相关色温灵敏度系数公式的正确性。对于蒙特卡罗方法,采用蒙特卡罗模拟生成一组光谱数据,然后计算相应的相关色温及其分布,从而得到相关色温的测量不确定度。结果表明两种方法得到的相关色温测量不确定度吻合,在不考虑光源光谱的关联时,相关色温不确定度与波长间隔的平方根近似成正比。
测量 相关色温 不确定度传播律 蒙特卡罗方法 相关色温灵敏度系数
Author Affiliations
Abstract
Division of Optics, National Institute of Metrology, Beijing 100029, China
An absolute cryogenic radiometer (ACR) with a detachable optical window was designed and built for high accuracy optical radiant power measurement and photodetector spectral responsivity calibration. The ACR receiver is an electroplated pure copper cavity with a 50-μm-thick wall and inner surface coated with a specular black polymer material mixed with highly dispersible carbon nanotubes. The absorptivity of the cavity receivers was evaluated to be ≥0.9999 in the 250 nm–16 μm wavelength range and ≥0.99995 in 500 nm–16 μm. The cavity receiver works at the temperature of ～5.2 K with nanowatt-level noise-equivalent power. The relative standard uncertainty is 0.041% for the measurement of ～100 μW optical radiant power (250 nm–16 μm) and 0.015% for ～1 mW (500 nm–16 μm).
120.3930 Metrological instrumentation 120.3940 Metrology 120.5630 Radiometry Chinese Optics Letters
2019, 17(9): 091201
基于单晶硅原子计数原理实现阿伏加德罗常数精密测量以及质量千克单位的复现，需要测量单晶硅球体的质量和体积，球表面几个纳米厚的非均匀氧化层分布的精密测量，是确定上述参量修正值的关键。用劳厄晶向法和激光标记确定了硅球表面坐标系统，比较了不同的硅球驱动方式，建立了基于光谱椭偏仪的自动化扫描测量装置，考察了扫描系统的重复性、稳定性；给出了NIM#3 号硅球扫描结果，表明表面氧化层椭偏扫描的短期重复性水平达到0.04 nm。
测量 单晶硅球 表面氧化层分布 扫描机构 光谱椭偏仪 激光与光电子学进展
2016, 53(3): 031202
单晶硅球法是阿伏伽德罗常数量值精密测量以及质量重新定义的一种重要方案。单晶硅球表面的氧化层厚度关系到硅球质量和直径测量结果的修正，并在阿伏伽德罗常数的相对测量不确定度中占到很大比例。讨论了表面层测量中影响椭偏测量的几个基本问题，即单晶硅球不同晶向的光学常数以及表面曲率对椭偏光束的散射效应，评估了对氧化层厚度测量不确定度的影响；对于所采用的间接法的不确定度分量进行了分析。该研究为硅球表面层测量提供了实验和理论依据。
表面光学 硅球表面氧化层 光谱椭偏法 晶向 曲率 计量学 激光与光电子学进展
2014, 51(3): 030007
1 中国计量科学研究院， 北京 100013
2 京东方科技集团股份有限公司技术研发中心， 北京 100015
在光谱椭偏测量中，玻璃基底的背反射会给测量结果造成较大影响。针对平板显示器件玻璃基底表面氮化硅镀膜进行了椭偏测量和模型计算。采用相干背反射模型“空气基底空气”计算并拟合得到与厂商数据符合较好的玻璃基底折射率。对氮化硅薄膜采用Tauc Lorentz色散模型进行了分析拟合，讨论了薄膜与基底界面层、表面粗糙度对光学常数及模型拟合的影响，表明在薄膜与基底间晶格失配的情况下，界面层的引入对改善拟合度是必要的。给出了薄膜体系的光学常数、薄膜结构的分析结果。
薄膜 氮化硅薄膜 光谱椭偏法 玻璃基底 粗糙度 背反射 中国激光
2012, 39(s1): s107002
