發(fā)布時間：2017-06-17 13:10

  本文關鍵詞：基于參量下轉換的中波紅外輻亮度定標技術研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在紅外輻射度學和輻射定標研究過程中,對紅外輻射源輻亮度的定標是其中的一項基本內容。本文研究了一種新型的基于參量下轉換實現紅外輻射源輻亮度的絕對定標方法,它與傳統定標方法的不同在于它不依賴外加的初級標準源和標準傳遞鏈�；趨⒘肯罗D換的定標方法是通過測量單位模式光子數來實現對輻亮度的計算,因為測量過程中不需要測量立體角和面積因子,所以可以減少測量中的不確定度,理論上基于參量下轉換的定標方法具有更高的精度。在對參量下轉換效應在計量領域的應用和進展調研的基礎上,建立了中波紅外輻亮度定標系統。本實驗中的選擇的泵浦光波長為532nm,它是由二極管激光器出射的具有高功率的激光。泵浦光源與非線性介質PPLN晶體發(fā)生非線性作用后,產生可見-紅外(631nm和3390nm)的相關光子對。根據非線性晶體的特性,選擇準相位共線相位匹配方式,利用短波帶通濾光片、二向色鏡以及單色儀實現對相關光子對中信號光子的選取及探測、殘余泵浦光消除及背景噪聲的衰減。實驗中分別測量的是自發(fā)參量下轉換和受激參量下轉換過程輸出的信號光光子數,通過計算受激/自發(fā)的信號光子計數的比值R,實現對待測輻射源(OPO出射的3390nm)輻亮度的絕對定標。實驗中到達晶體前端的泵浦光功率和待測中波紅外輻射源的功率分別為17mW和1.48mW,實驗結果與利用傳統方法計算的結果都在同一量級內,且兩種方法的相對標準偏差為4.22%。根據分析主要測量不確定性的來源,得出了OPO激光器在3390nm波段輻亮度的合成標準不確定度優(yōu)于1.18%的定標結果。隨后,我們繼續(xù)利用該方法測量并且計算了水浴黑體五個溫度點的輻亮度值,進而通過普朗克公式反演實際溫度,將反演溫度與預設溫度比較,發(fā)現兩者的偏差在5.17%。上述兩個實驗結果初步證實了通過探測可見波段光子計數實現紅外輻射源的輻亮度定標的原理可行性。研究結果將有望應用于基于受激參量下轉換的紅外波段高精度定標以及紅外OPO激光器等領域。
【關鍵詞】：遙感定標 中波紅外輻亮度 參量下轉換 準相位匹配 PPLN晶體
【學位授予單位】：安徽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O434.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 輻射定標的意義和作用10-12
• 1.1.1 輻射定標的意義10-11
• 1.1.2 輻射定標的類型和作用11-12
• 1.2 傳統的輻射定標方法12-15
• 1.2.1 基于標準輻射源傳遞的輻射定標12-13
• 1.2.2 基于標準探測器傳遞的輻射定標13-15
• 1.3 基于參量下轉換SPDC的新型輻射定標方法15-18
• 1.3.1 SPDC輻射定標方法機理15
• 1.3.2 SPDC輻射定標技術發(fā)展現狀15-18
• 1.4 本論文的主要研究工作18-20
• 第2章 基于參量下轉換輻亮度定標方法原理20-27
• 2.1 自發(fā)參量下轉換和受激參量下轉換20-21
• 2.2 參量下轉換輸入輸出光子數關系21-23
• 2.3 輻射源輻亮度與單位模式光子數關系23-26
• 2.3.1 單位模式光子數23-24
• 2.3.2 單位模式光子數與輻亮度關系24
• 2.3.3 不同偏振態(tài)輻射源輻亮度24-26
• 2.4 本章小結26-27
• 第3章 基于參量下轉換中波紅外輻亮度定標系統27-54
• 3.1 基于參量下轉換中波紅外輻亮度定標實驗方案27
• 3.2 相關光子產生裝置設計27-47
• 3.2.1 泵浦光源27-31
• 3.2.2 非線性晶體31-40
• 3.2.3 格蘭泰勒棱鏡40-41
• 3.2.4 半波片41-42
• 3.2.5 二向色鏡42-44
• 3.2.6 帶通濾光片44-45
• 3.2.7 聚焦透鏡及孔徑光闌45
• 3.2.8 待測輻射源45-47
• 3.3 相關光子探測系統設計47-51
• 3.3.1 單色儀47-48
• 3.3.2 單光子探測器48
• 3.3.3 放大器和甄別器48-50
• 3.3.4 計數器50
• 3.3.5 數據采集軟件50-51
• 3.4 定標系統構建51-52
• 3.5 本章小結52-54
• 第4章 測量結果及分析54-72
• 4.1 相關動態(tài)范圍估算54-56
• 4.1.1 探測器前下轉換光通量計算54-55
• 4.1.2 探測器允許的最大計數及計數器最大計數速率55
• 4.1.3 泵浦光功率和單位模式光子數估算55-56
• 4.1.4 待測激光紅外輻亮度和光功率動態(tài)范圍的估算56
• 4.2 中波紅外輻射源輻亮度測量56-64
• 4.2.1 信號光波段輸出位置的確定56-57
• 4.2.2 自發(fā)參量下轉換過程產生驗證57-58
• 4.2.3 連續(xù)波段光譜與泵浦功率關系58
• 4.2.4 自發(fā)參量下轉換輸出光子數與泵浦光功率的關系58-60
• 4.2.5 受激參量下轉換過程產生驗證60-62
• 4.2.6 背景噪聲的測量62-63
• 4.2.7 比值R的測量63-64
• 4.3 待測中波紅外輻射源輻亮度計算及不確定度分析64-67
• 4.3.1 待測中波紅外輻射源輻亮度計算及修正64-65
• 4.3.2 參量下轉換信號光子數測量的不確定度評估65-67
• 4.4 水浴黑體輻亮度測量67-71
• 4.4.1 黑體光譜輻射出射度67-68
• 4.4.2 黑體輻射源的輻亮度測量系統68-69
• 4.4.3 輻亮度計系統的穩(wěn)定性69-70
• 4.4.4 水浴黑體輻射源的輻亮度測量值及溫度反演70-71
• 4.5 本章小結71-72
• 第5章 總結與展望72-75
• 5.1 工作總結72-73
• 5.2 展望73-75
• 參考文獻75-78
• 致謝78-80
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文80

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前5條

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  本文關鍵詞：基于參量下轉換的中波紅外輻亮度定標技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：458433