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

【摘要】：在紅外輻射度學(xué)和輻射定標(biāo)研究過程中,對紅外輻射源輻亮度的定標(biāo)是其中的一項(xiàng)基本內(nèi)容。本文研究了一種新型的基于參量下轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)紅外輻射源輻亮度的絕對定標(biāo)方法,它與傳統(tǒng)定標(biāo)方法的不同在于它不依賴外加的初級標(biāo)準(zhǔn)源和標(biāo)準(zhǔn)傳遞鏈�；趨⒘肯罗D(zhuǎn)換的定標(biāo)方法是通過測量單位模式光子數(shù)來實(shí)現(xiàn)對輻亮度的計算,因?yàn)闇y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(zhuǎn)換的定標(biāo)方法具有更高的精度。在對參量下轉(zhuǎn)換效應(yīng)在計量領(lǐng)域的應(yīng)用和進(jìn)展調(diào)研的基礎(chǔ)上,建立了中波紅外輻亮度定標(biāo)系統(tǒng)。本實(shí)驗(yàn)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(zhì)PPLN晶體發(fā)生非線性作用后,產(chǎn)生可見-紅外(631nm和3390nm)的相關(guān)光子對。根據(jù)非線性晶體的特性,選擇準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)對相關(guān)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(shí)驗(yàn)中分別測量的是自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換和受激參量下轉(zhuǎn)換過程輸出的信號光光子數(shù),通過計算受激/自發(fā)的信號光子計數(shù)的比值R,實(shí)現(xiàn)對待測輻射源(OPO出射的3390nm)輻亮度的絕對定標(biāo)。實(shí)驗(yàn)中到達(dá)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(shí)驗(yàn)結(jié)果與利用傳統(tǒng)方法計算的結(jié)果都在同一量級內(nèi),且兩種方法的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.22%。根據(jù)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(biāo)準(zhǔn)不確定度優(yōu)于1.18%的定標(biāo)結(jié)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(diǎn)的輻亮度值,進(jìn)而通過普朗克公式反演實(shí)際溫度,將反演溫度與預(yù)設(shè)溫度比較,發(fā)現(xiàn)兩者的偏差在5.17%。上述兩個實(shí)驗(yàn)結(jié)果初步證實(shí)了通過探測可見波段光子計數(shù)實(shí)現(xiàn)紅外輻射源的輻亮度定標(biāo)的原理可行性。研究結(jié)果將有望應(yīng)用于基于受激參量下轉(zhuǎn)換的紅外波段高精度定標(biāo)以及紅外OPO激光器等領(lǐng)域。
【關(guān)鍵詞】：遙感定標(biāo) 中波紅外輻亮度 參量下轉(zhuǎn)換 準(zhǔn)相位匹配 PPLN晶體
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(biāo)的意義和作用10-12
• 1.1.1 輻射定標(biāo)的意義10-11
• 1.1.2 輻射定標(biāo)的類型和作用11-12
• 1.2 傳統(tǒng)的輻射定標(biāo)方法12-15
• 1.2.1 基于標(biāo)準(zhǔn)輻射源傳遞的輻射定標(biāo)12-13
• 1.2.2 基于標(biāo)準(zhǔn)探測器傳遞的輻射定標(biāo)13-15
• 1.3 基于參量下轉(zhuǎn)換SPDC的新型輻射定標(biāo)方法15-18
• 1.3.1 SPDC輻射定標(biāo)方法機(jī)理15
• 1.3.2 SPDC輻射定標(biāo)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)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(zhuǎn)換輻亮度定標(biāo)方法原理20-27
• 2.1 自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換和受激參量下轉(zhuǎn)換20-21
• 2.2 參量下轉(zhuǎn)換輸入輸出光子數(shù)關(guān)系21-23
• 2.3 輻射源輻亮度與單位模式光子數(shù)關(guān)系23-26
• 2.3.1 單位模式光子數(shù)23-24
• 2.3.2 單位模式光子數(shù)與輻亮度關(guān)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(jié)26-27
• 第3章 基于參量下轉(zhuǎn)換中波紅外輻亮度定標(biāo)系統(tǒng)27-54
• 3.1 基于參量下轉(zhuǎn)換中波紅外輻亮度定標(biāo)實(shí)驗(yàn)方案27
• 3.2 相關(guān)光子產(chǎn)生裝置設(shè)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(guān)光子探測系統(tǒng)設(shè)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(shù)器50
• 3.3.5 數(shù)據(jù)采集軟件50-51
• 3.4 定標(biāo)系統(tǒng)構(gòu)建51-52
• 3.5 本章小結(jié)52-54
• 第4章 測量結(jié)果及分析54-72
• 4.1 相關(guān)動態(tài)范圍估算54-56
• 4.1.1 探測器前下轉(zhuǎn)換光通量計算54-55
• 4.1.2 探測器允許的最大計數(shù)及計數(shù)器最大計數(shù)速率55
• 4.1.3 泵浦光功率和單位模式光子數(shù)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(zhuǎn)換過程產(chǎn)生驗(yàn)證57-58
• 4.2.3 連續(xù)波段光譜與泵浦功率關(guān)系58
• 4.2.4 自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換輸出光子數(shù)與泵浦光功率的關(guān)系58-60
• 4.2.5 受激參量下轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生驗(yàn)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(zhuǎn)換信號光子數(shù)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(tǒng)68-69
• 4.4.3 輻亮度計系統(tǒng)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(jié)71-72
• 第5章 總結(jié)與展望72-75
• 5.1 工作總結(jié)72-73
• 5.2 展望73-75
• 參考文獻(xiàn)75-78
• 致謝78-80
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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

本文編號：458433