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。

为了评价平面镜面形误差, 采用基于条纹反射法的面形检测原理、通过平面镜法线偏移实现面形误差评价的方法。将正弦条纹投射至光屏, 经被测平面镜反射至相机, 通过小孔成像原理和四步相移法获得被测平面镜上一点的法线, 并与经最小二乘算法面形重建的该点理论法线比较, 获得该点法线偏移, 利用法线偏移实现对平面镜的面形评价。对测量方法进行计算机仿真, 以证明其正确性, 搭建实验测量系统, 并对某一款手机屏幕进行测量实验。结果表明, 该测量方法的重复性精度优于1mrad, 测量重复性高。该研究为玻璃面板等具有高反射特性的平面面形误差提供了参考。

红外(IR)光谱是进行物质结构分析常用的工具, 广泛应用于各种固态、 液态、 气态材料的分析检测。 由于测试方法和制样过程直接影响IR测试结果的准确性, 研究了比较常用的衰减全反射(ATR)法与透射(TR)法在固体物质的IR光谱测试中的优劣。 选取3种常见高分子、 3种无机物以及3种有机小分子化合物作为研究对象, 分别用ATR法和TR法测试其IR光谱。 结合制样过程及谱图解析, 对谱图中异常现象进行了深入剖析。 TR法制样复杂、 干扰因素多: 样品与KBr混合研磨过程易吸收空气中水分, 对含N—H和O—H基团的样品分析会造成干扰; 样品太浓或太厚谱图会出现平头峰, 导致谱图无法解析; 样品颜色太深重时, 样片透光性差, 吸收峰强度整体减弱。 与TR法相比, ATR法无需制样, 省时省力且减少了吸水的可能性。 ATR法吸收峰的整体强度小于TR法, 因方法原理不同造成的。 尽管ATR法吸收峰的波数小于TR法几到几十cm-1, 但出峰位置在合理范围内, 定性分析不受影响。 由于ATR法测试时光进入样品的深度很浅(仅2~15 μm), 故谱图不会出现平头峰。 由于短波长的光不能穿透样品那么深, 故ATR法谱图中吸收峰的强度随波长的减小而减弱, 导致官能团区峰强度显著减小、 指纹区峰强度大大增强, 此问题可通过测试软件的“ATR校正”功能修正, 也可在定量分析中加以利用: 以测试的原始谱图对指纹区吸收峰定量, 以校正后谱图对官能团区吸收峰定量。 相比之下, ATR法不受样品颜色、 形状、 厚度限制, 测试简便、 快速、 准确、 无损、 样品可回收, 在高分子、 颜色深重以及易吸湿物质的IR测试上有明显优势。 故推荐广泛使用ATR法进行固体IR光谱检测。

为解决微波激发等离子体参数诊断存在的困难问题，提出利用二端口传输反射法测量微波激励产生的低温等离子体的等效相对复介电系数。使用有限元方法设计了基于BJ22标准波导的样品测试结构，该 结构能在较大的介电系数范围内，保证介电系数和端口的|S11|,φS11和|S21|参数保持较好的单调性，避免产生多值问题；通过人工神经网络对计算获得的各介电系数对应的S参数进行训练，达到足够的精确度；最后 通过实验，将测量获得的S参数利用神经网络反演获得待测物质的相对复介电系数。该方法对今后测量类似等离子体、复介电系数实部为负的特殊材料的介电常数具有一定的指导意义。

光学元件的亚表面损伤指的是在加工过程中产生的划痕和裂纹等。在激光的照射下，亚表面损伤会使光场发生变化，并且随着激光照射时间的增加，裂纹会越来越大，产生散射，最终影响光束的能量集中度。基于全内反射法测量亚表面损伤的原理提出了一种新的估计损伤深度的方法。入射光波和出射光波在样品表面下方叠加形成驻波，入射光的偏振态以及入射的角度会影响样品内部的光强分布。通过分析亚表面损伤点的光强度和入射角之间的关系，能够由入射角的改变量来估算亚表面损伤的深度。

采用非相干光作为光源, 以平面镜为反射面, 对光纤位移-振动传感器的性能进行研究。推导出光纤输出功率与测量距离的解析表达式, 并详细探讨了不同光纤半径、光纤数值孔径、发射光纤和接收光纤间距、发射光纤和接收光纤轴线夹角下输出功率比与测量距离之间的内禀关系。仿真结果表明: 光纤半径越小, 光纤间距越大, 可以测试的距离范围越小; 光纤数值孔径、光纤轴线夹角越小, 可以测试的距离范围越小。通过分析不同情况下, 输出功率比随测量距离变化的关系, 可以在实际工程应用中根据测量需要选择设计合适的传感器。此外, 还对测量误差进行了分析, 得到光纤轴线夹角越小, 测量距离的范围越大, 误差率越小, 当光纤轴线夹角为0.25°时, 误差率约为1%。

脉冲红外热波检测是一种新兴的无损检测技术，通常采用反射型激励方式。针对反射法缺陷深度检测误差大的不足，系统分析了透射法的红外脉冲热波定量检测缺陷深度。通过分析材料在脉冲热激励下的一维热传导模型，探讨了缺陷深度的红外测量原理。利用表面温度一阶微分峰值时间法建立特征时间与缺陷深度的关系，实现对缺陷深度的定量检测。以PVC板人工楔形槽缺陷为例，采用透射法与反射法对比实验分析缺陷深度的测量误差。结果表明，反射法在对缺陷进行定量计算时需要选取参考区域，而透射法对数据的处理不依赖参考区域，避免参考区域所带来的误差。透射法直接加热缺陷面，响应时间短，通过求解缺陷处的特征时间计算缺陷深度，检测精度得到大幅度提高。

为测量大聚光比聚集太阳能流密度分布，提出了一种基于红外热像仪和水冷朗伯靶的红外反射测量方法，并设计、研制了测量装置。在十六碟聚集器平台上，用该方法获得了清晰的聚集太阳能流分布红外图像。然后考虑太阳光锥、跟踪误差和面型误差，采用蒙特卡罗射线踪迹法对该十六碟聚集器的聚集能流密度进行数值模拟。通过对比实验结果与数值结果，明确该十六碟聚集器的面型误差为2.5 mrad。为测量大聚光比聚集能流密度分布和评价聚集器面型误差参数提供参考依据。