美德中比對(duì)人員合影（右一為鄧玉強(qiáng)博士，右二為孫青博士）
日前，國(guó)際首次太赫茲功率比對(duì)在德國(guó)柏林舉行，參加比對(duì)的德、美、中3國(guó)的國(guó)家計(jì)量院采用不同的技術(shù)路線，取得的測(cè)量結(jié)果都能相互吻合。其中，中國(guó)計(jì)量院參加比對(duì)的太赫茲輻射計(jì)測(cè)量不確定度最小、響應(yīng)度最高,標(biāo)志著我國(guó)太赫茲輻射功率計(jì)量能力步入國(guó)際領(lǐng)先行列。
太赫茲介于紅外和微波頻段之間，是連接電子學(xué)和光子學(xué)的橋梁，在信息科學(xué)、材料科學(xué)、生物化學(xué)等許多領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值和重大應(yīng)用潛力。由于缺乏有效的測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x器，人們對(duì)于該頻段的輻射特性了解甚少。隨著太赫茲技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，太赫茲輻射源、太赫茲探測(cè)器、太赫茲測(cè)量系統(tǒng)大量涌入市場(chǎng)。在高速寬帶通信、功能材料研制、生物醫(yī)學(xué)成像、機(jī)場(chǎng)港口安檢、地溝油檢測(cè)、危險(xiǎn)化學(xué)品監(jiān)測(cè)預(yù)警等許多領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。然而國(guó)際上缺少太赫茲相關(guān)參數(shù)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致太赫茲產(chǎn)品的特性難以客觀準(zhǔn)確評(píng)估，無(wú)法科學(xué)評(píng)估并保障太赫茲研究和應(yīng)用的有效性。
為解決這一問(wèn)題，先進(jìn)國(guó)家計(jì)量院相繼開展此方面的研究。如，德國(guó)聯(lián)邦物理技術(shù)研究院（PTB）利用低溫輻射計(jì)率先實(shí)現(xiàn)了太赫茲功率溯源至國(guó)際單位制，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院（NIST）利用碳納米管作為吸收體實(shí)現(xiàn)了太赫茲輻射功率的測(cè)量，中國(guó)計(jì)量院利用自主研制發(fā)明的一種太赫茲超強(qiáng)吸收材料實(shí)現(xiàn)了太赫茲輻射功率的絕對(duì)測(cè)量和量值溯源。
為保障太赫茲計(jì)量量值準(zhǔn)確可靠，2013年德、美、中3國(guó)的國(guó)家計(jì)量院共同商定了比對(duì)方案和進(jìn)程，對(duì)參比國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提出了資格要求。以國(guó)際正式論文作為證明，經(jīng)篩查后有4國(guó)的國(guó)家計(jì)量院符合參加條件，最終有能力參加比對(duì)的實(shí)驗(yàn)室僅有美國(guó)NIST、中國(guó)NIM和德國(guó)PTB 3家，其中PTB為主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室。
中國(guó)計(jì)量院參比負(fù)責(zé)人激光室副主任鄧玉強(qiáng)博士介紹說(shuō)，此次比對(duì)規(guī)定在2.52THz和0.762THz兩個(gè)頻率點(diǎn)下進(jìn)行，3國(guó)參比實(shí)驗(yàn)室分別采用互不相同的技術(shù)路線復(fù)現(xiàn)量值，在同一地點(diǎn)一起進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量。最終比對(duì)結(jié)果表明，3國(guó)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果都能相互吻合，等效一致。中國(guó)計(jì)量院在比對(duì)的兩個(gè)頻率點(diǎn)均以最小的測(cè)量不確定度取得國(guó)際等效。
中國(guó)計(jì)量院參加此次國(guó)際比對(duì)所采用的太赫茲輻射計(jì)及其關(guān)鍵部件均由鄧玉強(qiáng)和孫青2位副研究員自主研制發(fā)明，其中太赫茲輻射計(jì)吸收材料的吸收帶寬和吸收率均為目前國(guó)際最高水平，可實(shí)現(xiàn)100GHz到可見(jiàn)光波段輻射功率的高準(zhǔn)確度測(cè)量，且響應(yīng)光譜平坦。在PTB實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中，該太赫茲輻射計(jì)表現(xiàn)出卓越的性能，具有良好的重復(fù)性、穩(wěn)定性和信噪比，非線性僅為0.4%，被德國(guó)國(guó)家計(jì)量院太赫茲輻射度實(shí)驗(yàn)室主任Andreas Steiger博士譽(yù)為“具有德國(guó)產(chǎn)品的質(zhì)量”。
據(jù)了解，此次為國(guó)際首次太赫茲功率比對(duì)，被國(guó)際光度輻射度咨詢委員會(huì)（CCPR）關(guān)鍵量比對(duì)工作組主席Yoshi Ohno博士認(rèn)為是“太赫茲計(jì)量領(lǐng)域的重大里程碑”，將對(duì)今后的太赫茲科學(xué)研究和太赫茲技術(shù)推廣應(yīng)用起到積極的推進(jìn)作用。
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