中國計量院國際首次太赫茲功率比對成績優異

    2015年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國的國家計量院采用不同的技術路線，取得的測量結果都能相互吻合。其中，中國計量院參加比對的太赫茲輻射計測量不確定度最小、響應度最高，標志著我國太赫茲輻射功率計量能力步入國際領先行列。

    太赫茲介于紅外和微波頻段之間，是連接電子學和光子學的橋梁，在信息科學、材料科學、生物化學等許多領域具有重要應用價值和重大應用潛力。由于缺乏有效的測量方法和測量儀器，人們對于該頻段的輻射特性了解甚少。隨著太赫茲技術的發展和廣泛應用，太赫茲輻射源、太赫茲探測器、太赫茲測量系統大量涌入市場。在高速寬帶通信、功能材料研制、生物醫學成像、機場港口安檢、地溝油檢測、危險化學品監測預警等許多領域的應用日益廣泛。然而國際上缺少太赫茲相關參數測量標準，導致太赫茲產品的特性難以客觀準確評估，無法科學評估并保障太赫茲研究和應用的有效性。

    為解決這一問題，先進國家的計量院相繼開展此方面的研究。如德國聯邦物理技術研究院（PTB）利用低溫輻射計率先實現了太赫茲功率溯源至國際單位制；美國標準技術研究院（NIST）利用碳納米管作為吸收體實現了太赫茲輻射功率的測量；中國計量院利用自主研制發明的一種太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國的國家計量院共同商定了比對方案和進程，對參比國家實驗室提出了資格要求。以國際正式論文作為證明，經篩查后有4國的國家計量院符合參加條件，最終有能力參加比對的實驗室僅有美國NIST、中國NIM和德國PTB 3家，其中PTB為主導實驗室。

    中國計量院參比負責人、激光室副主任鄧玉強博士介紹說，此次比對規定在2.52THz和0.762THz兩個頻率點下進行，3國參比實驗室分別采用互不相同的技術路線復現量值，在同一地點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合，等效一致。中國計量院在比對的兩個頻率點均以最小的測量不確定度取得國際等效。

    中國計量院參加此次國際比對所采用的太赫茲輻射計及其關鍵部件均由鄧玉強和孫青2位副研究員自主研制發明，其中，太赫茲輻射計吸收材料的吸收帶寬和吸收率均為目前國際最高水平，可實現100GHz到可見光波段輻射功率的高準確度測量，且響應光譜平坦。在PTB實驗室的現場測量中，該太赫茲輻射計表現出卓越的性能，具有良好的重復性、穩定性和信噪比，非線性僅為0.4%，被德國國家計量院太赫茲輻射度實驗室主任Andreas Steiger博士譽為“具有德國產品的質量”。

    據了解，此次為國際首次太赫茲功率比對，被國際光度輻射度咨詢委員會（CCPR）關鍵量比對工作組主席Yoshi Ohno博士認為是“太赫茲計量領域的重大里程碑”，將對今后的太赫茲科學研究和太赫茲技術推廣應用起到積極的推進作用。