1 中国科学院合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所，合肥 230031
2 中国科学技术大学，合肥 230026
3 西安应用光学研究所，西安 710065
为满足气候监测、微光辐射计量、单光子计量等定量应用需求，设计了基于相关光子自校准的紧凑型三通道微光辐亮度计，其光谱范围为460~1 550 nm，辐亮度测量范围为1×10-9~1×10-6 W/（cm2·sr·nm）。设计时考虑整机的集成化、小型化和模块化，将8个光谱波段集成为三通道结构。其中可见光近红外波段采用自由空间耦合，短波红外波段采用多模光纤耦合方式。通过设计优化分析，微光辐亮度计的第一、二通道的聚焦光斑满足Si单光子探测器光敏面300 μm像元要求，第三通道的聚焦光斑满足多模光纤62.5 μm芯径和0.22数值孔径要求，三个通道的聚焦光斑均可被单光子探测器光敏面接收，满足设计目标，可为后续的工程化应用提供参考。
辐射定标 辐亮度计 光学设计 相关光子 微光 Radiometric calibration Radiance meter Optical design Correlated photons Low light 光子学报
2023, 52(12): 1212002
1 北京理工大学 光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
2 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065
3 北京东方计量测试研究所，北京 100029
当前，工作在液氦温度的低温辐射计可以有效规避电路系统中非自发加热带来的误差，是国际上精度最高的光功率计量设备。理想低温辐射计在工作过程中，其核心器件-吸收腔对相同的热功率与电功率应当表现出相同的温升。然而对于实际情况，由于吸收腔涂层中复杂的光-物质相互作用，系统的光-电加热路径难以重合，黑体腔热传导分布的梯度差异导致误差的产生。当前国际上对光电不等效性产生的影响仍缺乏直观清晰的认知。在此，利用蒙特卡洛光线追迹方法，文中对低温辐射计吸收腔辐照度的空间分布进行了仿真。计算表明：当吸收腔斜底角控制在60°，涂层吸收率达到0.95时，系统在激光进入的第一次与第二次反射中分别吸收了98%与1.9%的能量，比例约为51.2∶1。通过在吸收腔斜底板和下侧面同时布置加热器，可实现光加热、电加热路径的耦合。进一步地，通过分别计算单加热器与双加热器布置下系统温度随时间的变化，文中证明了加热路径的不同将引入约为0.005%的光电不等效性。
低温辐射计 光电不等效性 加热器布置 光线追迹法 吸收腔 cryogenic radiometer optical-electrical non-equivalency heater arrangement ray-tracing method absorption chamber 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210918
1 北京理工大学 光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
2 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065
3 中国科学院重庆绿色智能技术研究院，重庆 710699
为了实现低温辐射计工作温度4 K条件下吸收腔吸收率的测量，研究了变温条件下吸收腔吸收率的测量方法。通过在低温辐射计布儒斯特窗口前设计反射监测组件，并控制低温辐射计工作在10−6 Pa的真空环境下，调节低温辐射计制冷温度，分别测量室温条件和不同温度条件下低温辐射计吸收腔在632.8 nm处的反射信号，结合利用传统积分球法在室温条件下低温辐射计吸收腔632.8 nm处反射率的测量结果，通过计算可精确得到不同温度条件下低温辐射计吸收腔的吸收率。实验测量吸收腔在室温条件和4 K温度条件下的吸收率，分别为0.99976和0.99971，对4 K条件下低温辐射计吸收腔吸收率的测量不确定度进行评定，得到的结果显示其相对扩展不确定度为0.005%（k=2）。
低温辐射计 吸收腔 反射率 吸收率 cryogenic radiometer absorbing cavity reflectivity absorptivity 红外与激光工程
2022, 51(9): 20210984
随着光学理论的发展和科技的进步，光学技术得到了迅速发展，对光学计量技术提出了新的要求和挑战。针对光学计量在****中的重要性，分析了我国装备保障的发展对**光学计量的新要求，介绍了**科技工业光学一级计量站在光学成像和光辐射基础物理量计量、**光电装备综合参数计量保障、光学前沿技术计量以及军用光电测试仪器研发方面的发展现状，提出了**光学计量面临的主要问题及未来的发展方向。
为解决光电跟踪仪跟踪精度测量过程中光束大范围指向的模拟问题，设计了一种大口径、高精度二维快速控制反射镜（fast steering mirror, FSM）。采用微晶材料设计了长、短轴分别为230 mm和160 mm的椭圆形平面反射镜，面形精度优于λ/30。采用音圈电机驱动，通过柔性支撑铰链设计及DSP嵌入式控制系统，运动行程达到±30 mrad，运动控制精度达到5 μrad，运动控制线性度优于±0.20%，角分辨率优于1 μrad。通过软件控制，实现对入射光束圆形轨迹运动、直线轨迹运动、随机运动等形式的运动模拟。最后，对设计指标进行实际测试，可以满足跟踪精度光束动态模拟的测试需求。
大功率激光功率测量常用量热法，但溯源复杂。介绍了具有较高测量精度的基于光压原理的大功率激光功率测量方法，设计了利用1/105精度天平大功率激光测量实验，测试了基于GaAs半导体材料制作的反射镜的反射率及损伤阈值，确定了基于GaAs半导体材料反射镜的相关性能。得到了普通实验室条件下的功率测量重复性及线性，验证了1/105精度天平用于大功率激光测量的可行性。通过实验结果结合理论计算，得出利用1/105精度天平的光压测量功率的测量上限可以达到3×104 W以上。
