绝对光谱响应度是探测器的重要技术参数之一, 随着太赫兹探测技术的发展, 精确测量太赫兹探测器的绝对光谱响应度变得越来越重要。 由于在太赫兹波段缺乏连续可调谐的太赫兹光源以及分光系统, 因此无法采用传统测量红外探测器绝对光谱响应度的方法来实现对太赫兹探测器绝对光谱响应度的测量。 基于反射法测量了2~10 THz相对光谱响应度, 通过CO2泵浦气体激光器作为泵浦光源测量了2.52和4.25 THz绝对响应度, 转化得到2~10 THz探测器的绝对光谱响应度, 并且对2.52和4.25 THz绝对响应率和相对光谱响应度这两个频率点进行了相互验证, 2.52和4.25 THz绝对响应度测量值之比为0.753, 相对光谱响应度测量平均值之比为0.749, 两者之差仅为0.004, 因此, 说明本文采用的反射法测量太赫兹探测器相对光谱响应度的方法是可行的。 另外水汽在太赫兹波段的测试有很大的影响, 对1.5~10 THz波段大气的衰减特性进行了测试, 试验表明水汽对太赫兹波有明显的衰减作用, 在不同环境湿度下测量时会产生不同的结果, 因此在太赫兹探测器测量过程中需要严格的控制大气的湿度, 从测试数据可得到, 大气中的湿度越小越好。 特别是在3.3 THz波段之前, 由于本身的信号比较弱, 如果水汽过大或测试过程中变化较大, 将严重影响测试效果。 该系统可以满足太赫兹探测器的研制、 生产、 检测和应用, 它可以为材料的选取、 工艺改进、 数据补偿、 光学系统设计、 图像处理提供指导, 同时也可以推动太赫兹**装备效能的重要依据。 因此, 太赫兹探测器绝对光谱响应度的测量对器件设计制造者、 成像装备系统设计制造者以及器件使用者来说都具有非常重要的指导意义。

随着太赫兹探测技术的发展, 精确测量太赫兹探测器的光谱响应变得越来越重要。分析了太赫兹探测器相对光谱响应的测量原理, 搭建了一套太赫兹探测器相对光谱响应测量系统,对系统测量不确定度来源进行分析, 选用太赫兹探测器对测量系统不确定度进行验证。通过分析实验数据可知, 在 1~10 THz范围内, 系统的扩展不确定度为 9.2%, 可以满足目前太赫兹探测器相对光谱响应测量的需求。

为保证太赫兹辐射强度测量的准确可靠,对热电型太赫兹探测器的响应度进行了校准。首先,基于替代法构建了太赫兹探测器响应度校准装置,该装置的合成标准不确定度为2.4%。然后,在1.63 THz频率点处,利用校准装置对12D-3S-VP型太赫兹探测器进行了校准,得到的响应度校准结果为197.6 mV/W,与厂家标称值一致。对自主研制的热电型太赫兹探测器进行了校准,得到的响应度和合成标准测量不确定度分别为362.2 mV/W和2.7%。最后,将校准结果的标准偏差值与合成标准不确定度进行了比较,发现标准偏差值在合理范围内,这进一步证明了校准方法、校准结果以及不确定度分析的合理性。

低温辐射计是目前国际上光辐射功率计量中准确度最高的测量系统, 其光辐射测量不确定度可达10-5量级, 目前国内仅有少数研究机构从国外引进低温辐射计开展计量研究, 亟待发展国产低温辐射计替代进口产品。 由于低温辐射计采用低温超导状态下的电替代测量原理进行光辐射功率测量, 发展低温辐射计的难点之一在于研制黑体吸收腔这一核心光辐射接收器件, 并要求黑体腔在各波长下的吸收率都要达到0.999 9以上。 为研制超高光谱吸收率的黑体吸收腔, 系统性分析了各影响黑体腔光谱吸收率因素, 在此基础上利用蒙特卡罗光线追迹方法重点研究了光谱波长、 腔体长度、 黑材料漫反射系数、 黑材料吸收率和入射光空间位置等对斜底黑体腔光谱吸收率的影响。 研究结果表明： 在300～1 100 nm波长范围内黑体腔吸收率与其内壁涂黑材料的吸收率呈正相关, 且在300～1 000 nm范围内的吸收率都达到了0.999 9以上, 其中在700 nm处的吸收率取得最大值0.999 941 5, 表明采用该类型黑材料的黑体腔只在300～1 000 nm范围内满足低温辐射计设计要求, 后续需要根据仿真和测试结果对低温辐射计在不同波长下的光电不等效性进行修正; 在黑体腔结构和口径确定的情况下, 黑体腔吸收率将随腔长增加而逐渐升高, 在40 mm后变化趋缓, 并在65 mm后逐渐趋于平衡, 考虑到低温辐射计低温舱对腔体尺寸的限制, 认为腔体长度与口径之比为6.5时较为合适; 黑体腔吸收率还受黑材料的漫反射系数影响, 随着黑材料漫反射系数的提高, 腔体吸收率呈现近似线性下降, 所以在选择黑体腔涂黑材料时, 在吸收率等指标相同的情况下应尽量选择镜面吸收黑; 黑材料吸收率从0.8到1的变化过程中, 腔体吸收率提升了0.05个百分点, 且黑材料吸收率为0.92时腔体吸收率可达到0.999 9以上, 表明黑材料在其有效工作波长范围内任一点的光谱吸收率都要大于0.92; 腔体吸收率还受入射光投射的空间位置影响, 光线位置越靠近斜底腔顶点处, 腔体吸收率越高, 但整体吸收率变化不明显, 光线位置对腔体吸收率影响只有不到0.004个百分点, 几乎可以忽略, 认为斜底腔不同位置处的吸收率是均匀的。 研究结果对低温辐射计黑体腔研制有一定参考价值。

系统增益是电荷耦合器件（CCD）的重要技术参数之一，它是测定量子效率、读出噪声、满阱容量等性能参数的基础。随着成像技术的发展，精确标定CCD的系统增益变得越来越重要。介绍了光子转移曲线（PTC）方法标定系统增益的原理，提出利用改变光源强度的方式来获取光子转移曲线，并搭建了相关测试系统，实现了CCD系统增益的精确标定，得出被测器件的系统增益值为1.6229e-/ADU。同时还和改变曝光时间的测量方式进行了对比，两种方法的标定结果基本一致，验证了本方案的准确性。最后，对标定结果进行了不确定度评定。

提出了一种单色面阵均匀光源定标的方法。针对目前单色面阵均匀光源的定标需求，改进了传统的每台设备定标的方法，搭建了单色面阵均匀光源的定标系统,并对系统各参数的不确定度进行了评定。通过对单色面阵均匀光源输出稳定性、均匀性、输出功率、输出波长的定标，可以更加完善地评价单色面阵均匀光源的整体性能，试验结果表明：单色面阵均匀光源在300~1100 nm波长范围内，稳定性为0.47%，非均匀性为0.9%，输出波长定标系数a=1.0016,b=-1.6755。根据定标数据分析可知，该定标系统完全可以满足目前单色面阵均匀光源的定标需求,对大面阵成像器件测试具有一定的意义。