日前,國際首次太赫茲功率比對在德國柏林舉行,參加比對的德、美、中3國的國家(jiā)計量院采用不同的(de)技術(shù)路線,取得的測量(liàng)結果都能相互吻(wěn)合(hé)。其中,中國計量院參加比對的太赫茲輻射計測量不(bú)確定度最小、響應(yīng)度最高,標誌著我國太赫茲輻射功率計量能力步入國(guó)際領先(xiān)行(háng)列。
太赫茲介於紅外和微波頻段之(zhī)間,是連(lián)接(jiē)電子學和光子(zǐ)學的橋梁,在信(xìn)息科學(xué)、材料科學(xué)、生物化學等許多領域具有重要應用價(jià)值(zhí)和重大應用潛力(lì)。由於缺(quē)乏有效的測量方法和測量儀器,人們對於該頻段的輻射特性了(le)解甚(shèn)少。隨著(zhe)太赫茲技術的發展和廣泛應用,太赫茲輻射源、太(tài)赫茲探測器、太赫茲測量係統大量湧入市場。在高速寬帶通信、功能材料研製、生物醫學(xué)成像、機(jī)場港口安檢、地溝(gōu)油檢測、危險化學品(pǐn)監測預警等許多(duō)領域的應用日益廣泛(fàn)。然而(ér)國際上缺少太赫茲相關參(cān)數(shù)測量標準,導致太(tài)赫茲產品的特性難(nán)以客觀準確評估,無法科學評估並保障太赫茲(zī)研究和應用的有效性。
為解(jiě)決這一問題,先進國家計量院相繼開展此方麵的研究。如,德國聯邦物(wù)理技術研究院(PTB)利用低(dī)溫輻射計率先實現了太(tài)赫茲功率溯源至國際單位製,美國標準技術研究院(NIST)利用碳納米管作為吸(xī)收體(tǐ)實現了太赫茲輻射功率的測量,中國計量院(yuàn)利用自主研製發明的一(yī)種太(tài)赫茲超強吸收材料實現了太赫茲輻射功率的絕對測量和量值溯源。
為保障太赫茲計量量值準確可靠,2013年德、美、中3國的國家(jiā)計量院共同商定了比對方(fāng)案和進程,對參比(bǐ)國家實驗室提出(chū)了資格要求。以國際正式論文作為證明,經篩查後有4國的國家計量院符合參加條(tiáo)件,最終有能力參加比對的實驗室僅有美國NIST、中國NIM和德(dé)國PTB 3家,其中PTB為主(zhǔ)導實驗室。
美德中比對人員合影(右一為鄧玉強博士,右二為孫青博士)
中國計量院參比負責人激光室副主任鄧玉(yù)強(qiáng)博士介紹說,此次比對規定在(zài)2.52THz和0.762THz兩個頻率(lǜ)點下進(jìn)行,3國參比實驗室分別采用互不相同的技術路(lù)線複(fù)現量值,在(zài)同一地點(diǎn)一起進行現場實驗測量。最終比對結果表明,3國的現場測量結果都能相互吻(wěn)合,等效一致。中國計量院(yuàn)在比對的兩個頻率點均以(yǐ)最小的測量(liàng)不確定度取得(dé)國際等效。
中國計量院參加此次國際(jì)比對所采用的太赫茲(zī)輻射計及(jí)其(qí)關鍵部件均由鄧玉強和孫青2位(wèi)副研究員自主研製發明,其中太(tài)赫茲輻射計吸收(shōu)材料的吸收帶寬和吸收率均為目(mù)前國際最高水平,可實現100GHz到可見光波段輻射(shè)功率的高準確度測量,且(qiě)響應光譜平坦。在PTB實驗室的現場(chǎng)測量中,該太赫茲輻射計(jì)表現出卓越的性能,具有良好(hǎo)的重複性、穩定性和信噪比(bǐ),非線性僅為0.4%,被德(dé)國國家計量院太赫茲輻射度實驗室主任Andreas Steiger博士(shì)譽為“具有德國產品的質量”。
據了解,此次為國際(jì)首次太赫茲功率(lǜ)比對,被(bèi)國際光度(dù)輻射度谘詢委員會(CCPR)關(guān)鍵(jiàn)量比(bǐ)對工作組主席Yoshi Ohno博士認為是“太赫茲(zī)計量領域的重大裏(lǐ)程碑”,將對今後的太(tài)赫茲科(kē)學研究和太赫茲技術(shù)推廣應用(yòng)起到積極的推進作用。
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