HgCdTe探测器响应率参数标定技术研究

３．２２
３．１７
０．４３
２２．４
０．４５
０．４７
１．５５
２３
１．６９
１．５７
数据对比误 差
４．４％ １．７％ ６．８％ １．６％ ８．８％ １．２％
考虑到因电激励ＤＦ激光器输出功率起伏和探测器工作环境温度不一致带来的影响，上 述实验验证了黑体辐照功率密度理论计算以及高温黑体和干涉带通滤光片组合方法标定中 红外探测器响应率方案的正确性。
４结论
利用高温黑体和窄带滤光片的组合得到中红外波段空间分布均匀的光源，克服了电激 励ＤＦ激光器作为标定光源的功率不稳定，费效比较大等缺点，可用于批量的中红外探测器 的响应率的标定。若更换为其他中心波长的窄带滤光片则可测量探测器在其他波段的绝对 响应率，具有广泛的适应性。
…一…“黼晶………６
重２窖带蕾光片置过车曲蠼
嘲３ ｌＩｌｃｄｈ撵一■的相对光请—应
为了验证以上方法的可｝亍性，采用３ ８ｐ ｍ电激励ＤＦ激光嚣测量丁部分探测嚣，电激
励ＤＦ激光测量法和黑体游光舅量法的测量结果对比如衰Ｉ所示．
探测器 编号
Ｍ００７６ Ｍ０１８０ Ｓ０６．１５３ Ｓ０６．２１４ Ｓ０６．２２７ Ｓ０６．２５２
带通滤光片是常见的一种光学元件，主要用于光电探测中背景噪声的抑制。最简单的 带通滤光片为一对带有间隔的平行反射扳组成的Ｆ－Ｐ腔。随着薄膜技术的发展．采用多层 介质膜组成的干涉带通滤光片应用日益Ｊ１’泛。被测激光光谱分布在３ ６¨ｍ～４ ２ｕ ｍ，敏对 带通滤光片的通带进行了限定，采用的滤光片标称中心波长为３ ９０ ｕ ｍＢ，半高宽０ ３７ｐ ｍ， 直径０２５ ４帆．厚度０ ８４ｍ。图２为用红外光谱仪测得的窄带通滤光片的光漕透过率曲线。
温度控制器¨调制器
刑薹一
图４探测器响应率标定原理框图
根据普朗克黑体辐射公式，辐射量是单位波长间隔内单位面积向２兀 空间辐射的功率，
通常表示为
心－＝争南
式中：艋－为黑体的光谱辐出度（Ｗ·ｍ·ｐｍｌ）；Ａ为波长（Ｉｌｍ）ｌ Ｔ为黑体温度（Ｋ）；妫
波尔兹曼常数；ｃｌ和Ｑ分别为第一、二辐射常数． 在探测器标定中，由于加入了窄带滤光片，探测器接收到的辐射量是一个波长范围Ａ入
在激光功率／能量密度分布测量设备研制中，由于标定光源激光器功率不稳定，光斑均 匀性较差，给中红外探测器响应率的标定带来了困难，利用高温黑体和干涉带通滤光片组 合的方法，得到了３．８ ｕ ｍ波长较均匀的中红外辐射源，该光源输出功率稳定，光斑均匀性 好，在标定实验中对探测器的放置位置不敏感，适用于批量探测器的标定。结合黑体辐照 功率密度参数的理论计算，得到了ＨｇＣｄＴｅ探测器的室温响应率值。
内的辐射功率，且△入范围内不同波长的透过率不同。因此在应用普朗克黑体辐射公式时 必须在有界域入。～＾ｔ内结合滤光片的透过率曲线进行积分，可以得到波段辐射出射度， 表示为
‰¨＝￡２肌拈￡２争；可名
（２）
式中。Ｔ．为波长＾处的滤光片的透过率． 黑体辐射到探测器单位面积上的功率密度可表示为
Ｓ＝ｃ０Ｆ（托Ｔ＾。＾一嶂Ｔ＾一＾）』肛∥
ＨｇＣｄＴｅ探测器响应率参数标定技术研究
王平，吴勇，闫燕，杨鹏翎，陈绍武 （西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室，陕西西安７１００２４）
ｌ引言
作为大气窗口波段的３ ｕ ｍ～５ ｌＩ ＩＩ！中红外激光，因其对大雾、烟尘等具有较强的穿透力， 受气体分子吸收和悬浮物散射的影响小，成为激光研究和应用领域的热点之一．激光在传 输过程中，由于大气折射、吸收、散射、湍流和热晕等影响，激光强度要发生变化，因此 准确测量目标处激光功率密度是研究激光大气效应的重要环节。
温度
２６．８ ２５．Ｏ ２６．２ ２７．０ ２７．Ｏ ２５．４
裹１电激励ＤＦ激光测量法和黑体滤光测■法对比裹
ＤＦ响应率 （Ｖ／Ｗ）来自温度黑体响应率 （Ｖ／Ｗ）
黑体响应率 按温度折算 （ｖ／ｗ）
７．４２
２２．１
８．９９
７．７６
２．３０
２２．１
２．５６
２－３４
２．１０
２３．Ｏ
２．５３
２．２６
３．０３
２２．４
Ｈ西ｄＴｅ探测器的室温光谱响应曲线如图３所示。图中给出了５只探测器的相对光谱响 应曲线。该型探测器室温下的响应峰值波长约为４ ６５¨ｍ。
ＭＡＴＬＡＢ具有强大的数值计算功能，并且白带了一些数值积分函数。本文利用ＭＡＴＬＡＢ 求解（３）式．得到了一定距离硅的探测器光敏面上的中红外辐射功率密度。
３实验研究
Ｓｙｓｔ∞公司的黜型数字锁相瞍大器。特高温 实验测量装置如图１所示．高温黑体为美国Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＤｅｖｅｌｏＰｍｅｎｔ公司
ＩＲ ３０１型．锁相放大器为Ｓｔａｎｄｆｏｒｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ 黑体温度稳定在１０００℃后，调整适当的调制盘频率．加载探测器偏置电流，设置锁相放大 器的参数．读取锁相放大器的读数。该测量值为均方根电压．与计算得到的均方根功率密 度之比郾为探测器的室温响应率。
（３）
式中：ｃⅢ是黑体辐射经调制后的能量均方根转换系数：ｅ是黑体有效发射率，通常大干 ０ ９９； 也表示斩渡器辐射出射度：＾是光栏面积：Ｌ是光阑至探剥器光敏面的距离。
普朗克公式表明，黑体温度越高，在所有波长上的光谱辐射出射度也越太，反之亦然。 为了提高探测嚣光敏面上的光功率密度．应尽可能的使用高温黑体，本工作使用工作温度 为１０００℃．能量均方根转换系数为０ ４０７。
２测量原理
如图ｌ所示，黑体源辐射光经过调制盘频率调制后。经过光阑输出，准直耦合至探测 器光敏面。光调制盘可通过控制器改变调制频率，调制频率通常设置在数百Ｈｚ。
红外探测器的光敏面前设置有中心波长３．８ ｌＩ ｍ的窄带滤光片．红外探测器的输出端连 接前置放大器，前置放大器的输出端接锁相放大器。实现微弱信号的锁相放大，并直接输 出信号幅值。在采用锁相放大器进行放大时，需要由调制控制器输出调制信号．给锁相放 大器提供参考。