天文用阻挡杂质带红外探测器

低温目标红外辐射的灵敏探测和成像在航天和深空探测中具有重要的应用价值.300 K以下低温目标的辐射强度很弱,辐射特征波长位于中远红外区.阻挡杂质带红外探测器是中远红外探测器中重要的一员,具有覆盖波段宽、灵敏度高、暗电流低、抗辐射性能高等优点,能够胜任空间技术和天文探测在中远红外波段探测的苛刻要求.本文以红外天文探测对红外探测器的应用需求作为出发点,主要就国内外红外天文学、红外天文探测器发展概况,阻挡杂质带红外探测器发展历史及其材料、器件结构等方面做了简要综述,并简明扼要地介绍了阻挡杂质带探测器的器件物理模型.     

TDI光敏探测器扫描方向瞬时视场角的计算方法

TDI光敏探测器多用于扫描成像,评价其成像系统的分辨率常用扫描方向的瞬时视场角(IFOV)衡量 .文章首先分析了TDICCD成像仪瞬时视场角的计算方法,并在对红外TDI探测器和TDICCD的结构进行了比较后,得出红外TDI探测器瞬时视场角的计算方法,此方法也可应用于计算垂直于扫描方向的瞬时视场角.     

中波/长波碲镉汞探测器温度响应特性分析

以Sofradir公司的红外中波320×256和长波288×4碲镉汞探测器为研究对象,建立了中波/长波红外碲镉汞焦平面探测器响应模型.对黑体温度响应特性曲线进行建模计算,并将计算曲线与常温段实测数据对比分析,结果显示两者具有较好的一致性,表明模型有效.从测试结果与模拟结果的一致性可以推测:响应模型对焦平面探测器探测低温目标具有参考价值.     

中红外波伪装效果检测光学设计

本设计可用于中红外波伪装效果的检测,它以中红外波光学成像为原理,通过分析目标辐射源和计算外形尺寸,确定镜头初始结构,校正像差,使辐射源清晰地成像在探测器上,完成检测。     

红外探测器与读出电路耦合方法研究

红外焦平面阵列是现代红外成像系统的关键元件，不论是混合式还是单片式红外焦平面阵列，都需用读出电路来多路传输信号并减少阵列输出信号的数目。该文综述了红外焦平面阵列的发展现状；分析了焦平面输入电路在红外探测器和读出电路之间耦合的重要性；初步探讨了在红外探测器与读出电路之耦合方法；讨论了在器件优化设计中，如何合理选择焦平面输入电路方式。     

一种新型微机械红外热探测器的吸收层

在对新型微机械悬臂梁红外热探测器进行理论建模的基础上,研究了一种适合于此种红外热探测器的吸热层材料——碳纳米管.利用碳纳米管的红外吸收特性,在微机械悬臂梁上生长碳纳米管薄膜作为吸热层,提高了微机械悬臂梁红外探测器的红外吸收能力.研究结果表明,选用碳纳米管薄膜作为微机械悬臂梁红外热探测器的吸热层比选用传统的红外吸收层材料探测分辨率提高了10%,这种基于微电子机械系统技术的传感器与集成电路工艺是兼容的,成本低廉且适合批量生产.     

中国红外成像技术发展的若干思考

红外成像技术因具有诸多特点,在军用和民用领域取得了广泛应用,红外图像处理技术在红外成像系统中起着至关重要的作用。简述了国内外红外成像技术的研究成果和动态,提出了中国发展红外成像技术的若干思考,讨论了红外成像及图像处理、应用中的一些新技术及其发展的重点和难点,展望了红外成像技术的发展方向及市场前景。     

硅基阻挡杂质带红外探测材料与器件研究进展

红外探测在天文物理研究领域具有极其重要的应用前景,由于天文深空探测对象的特殊性,对红外探测器的性能要求十分苛刻.阻挡杂质带(BIB)红外探测器,因其具有响应波段宽、噪声低、灵敏度高以及抗辐射性能好等优点,在过去30年中发展成为国际上天文领域首选的红外探测器.BIB红外探测器的探测波长覆盖中红外到远红外波段,它的推广应用促进人类在天文深空探测领域取得了一系列重大的科学成果.我国在BIB红外探测器的研究起步较晚,近年来也取得了较大进展,但是与国际领先水平相比尚有较大差距.本文主要回顾、评述了过去5年多我国在BIB红外探测器领域的研究进展,对BIB红外探测材料及其相应BIB器件的制备工艺、物性表征和光电响应特性,以及表面等离激元对器件光电响应的调控等做了详尽介绍,为我国BIB红外探测器的发展提供参考和实验依据.     

量子点红外探测器的性能优化

量子点红外探测器是近年来出现的一种新型低维纳米结构探测器,因其优越的特性引起了人们的广泛关注.本文给出了一种估算量子点红外探测器光电流的方法,并以此为基础,进一步研究了探测器结构对光电流性能的影响.结果显示,当结构参数层内量子点密度和量子点横向尺寸的取值都比较小时,探测器能获得一个高的光电流.     

锑化物超晶格长波红外焦平面探测器研究进展

锑化物的研究开始于20世纪50年代,70年代随着超晶格概念及后来能带工程的出现,锑化物在红外探测领域的潜力逐渐显露.基于现实的需求,锑化物材料的生长外延及工艺处理技术取得了快速进步,这也得益于之前对Ⅲ-Ⅴ族材料的大量研究.Ⅱ类超晶格(T2SL)的发展主要源于两个主要原因:首先相对于HgCdTe材料,Ⅱ类超晶格具有低成本、可重复性、可操作性、高均匀性等优势,尤其在长波红外及以上波段,Ⅱ类超晶格相对于HgCdTe的优势更明显.其次与HgCdTe材料相比,Ⅱ类超晶格具有很低的俄歇复合概率,这意味着Ⅱ类超晶格红外探测器具有比HgCdTe探测器更低的暗电流或更高的工作温度,提高长波焦平面的工作温度对于降低成像系统的功耗、尺寸及重量至关重要.另外,大气窗口在8–14μm有最高的透射率,同时温度为室温(300 K)的物体所发射的红外辐射波长大约为10μm.因此,长波红外探测对于InAs/GaSbⅡ类超晶格极具价值.理论上Ⅱ类超晶格红外探测器在等效截止波长下能提供同等或超越HgCdTe探测器的性能.但由于Ⅱ类超晶格材料在少子寿命上与HgCdTe存在很大差距,导致Ⅱ类超晶格探测器在耗尽区有很高的产生复合电流.为了抑制产生复合电流及其他机制暗电流,提出了各种结构并应用于Ⅱ类超晶红外探测器上,如PπMN结构、CBIRD以及单极势垒型等,极大地降低了长波器件的暗电流,同时增加了器件阻抗及探测率.此外,InAs/InAsSb超晶格的提出,避免了由Ga在禁带引入复合中心,有效地提高了少子寿命.随着Ⅱ类超晶格技术及理论的不断完善,锑化物超晶格长波焦平面在可操作性、均匀性、稳定性、可扩展性上的优势将更为明显.     

一种数字式红外火焰探测器

目的 寻求一种可靠性高、可探测设备内外火情的火焰探测器。方法 应用红外辐射原理,采用响应波长范围为１．５～３．０μｍ的流化铅光敏电阻作为红外光敏探测器件,由４个探测器件两两配对,构成具有２＋２测量区域的双红外系统,可探测半球区域的数字式红外火焰探测器。结果与结论 该探测器抗干扰能力强,对光窗污染不敏感,可用于探测设备内外火情,特别适用于易燃易爆场合的火情监测。     

非制冷红外成像组件设计的新方法

设计了一款非制冷红外成像组件,实现了红外成像功能.介绍了这种非制冷红外成像组件的硬件设计.对于这种红外微弱信号的采集,在模拟电路采取了多种降噪的措施.在软件上,实时实现了红外图像的非均匀校正;并根据红外成像的特点,设计了一种基于红外成像温度窗特性的图像增强方法,适合硬件实现.该组件通过通讯接口可改变组件工作状态.最后,给出了这种红外成像组件的测试方法及结果,证明组件成像效果很好,满足设计要求.     

非制冷红外焦平面探测器技术应用及市场分析

主要介绍了非制冷红外焦平面探测器的发展历史、现状以及主要应用领域,分析了非制冷红外焦平面探测器技术未来发展趋势和市场应用前景,对红外产品生产厂家的未来发展方向提供了参考建议.     

微型制冷机设计特点及联试结果分析

文章介绍了一种０．５Ｗ／８０Ｋ微型双活塞对置式斯特林循环制冷机的设计特点,并对设计思路及联试结果进行了分析。目前,该制冷机与红外探测器组件联试已取得成功,被冷却红外器件工作时温度低于７７Ｋ,室温成像效果清晰,已用于多元红外系统中。     

红外探测器光谱响应测量研究

设计了一个红外探测器的光谱响应测试系统,并对系统原理进行了分析.对不同温度和频率情况下的热释电探测器进行光谱响应实验.实验结果表明,热释电探测器对红外辐射信号的响应不同,但电压变化曲线的趋势基本一致,从而验证了红外探测器光谱响应理论.该设计能有效抑制系统的干扰信号,提高信噪比,具有测量精度高、稳定性好的优点.     

星载红外预警探测器工作机制和对抗方式

星载红外预警探测器通过探测火箭发动机尾焰的红外辐射来搜索、跟踪导弹目标。是导弹预警卫星最重要的一种载荷。简述了星载红外预警探测器的作用和特点。总结了当前星载红外预警探测器的发展趋势。工作波段的选择是红外探测系统设计的一个关键问题．分析了星载红外探测器工作波段的选择,指出地球大气层的红外吸收特性是决定星载红外探测器工作波段选择最重要的因素。星载红外预警探测器目前采用基于时间延迟积分技术的红外焦平面阵列敏感器,简要分析了其工作机制。对于星载红外预警探测器所采用的扫描、凝视两类典型探测模式,给出了探测原理,分析了其各自的优缺点。未来天基导弹预警将使用这两类探测器搭配工作。初步研究了针对星载红外预警探测器的各类被动和主动对抗方式。     

红外光电子学中的新族——量子阱红外探测器

回顾了近10年基于半导体中量子限制效应红外探测器的进展．主要关注的是二维限制结构,即量子阱结构,形成的区别与传统红外光子探测的子带跃迁机理．在红外光电子领域作为新族的量子阱红外探测器（quantum well infrared photo-detector,QWIP）与最典型的红外探测器代表碲镉汞红外探测器进行了各自特色的分析,包括基本工作机理和材料与器件的制备技术等方面．对于QWIP发展的回顾提升了与碲镉汞红外探测器之间的互补关系．也给出了对于QWIP在未来发展方面的基本趋势．     

基于FPGA的红外成像系统及图像处理算法

红外成像技术一直是光电子领域的热点课题,由于受红外自身成像特点、红外探测器件工艺限制及成像环境的影响,导致红外图像噪声大、对比度低,造成红外图像待测目标模糊、图像信噪比较低、无法有效识别目标等问题.同时,传统红外图像处理系统往往无法在提升红外视频图像质量的同时兼顾图像处理速度.因此为提升硬件条件下的红外图像质量和图像处...     

飞机目标的红外建模与探测器成像

基于红外物理学、热传递学,分析了飞机飞行过程中的主要辐射源.运用商业软件FLUENT,计算得到了飞机温度场和辐射场分布.综合大气透过率、探测器响应等因素影响,推导导引头探测器的基本教学模型.最后在搭建OpenGL软件平台的基础上,通过实验得到了导引头探测器接收到的飞机红外辐射图像.     

一种新型红外探测器的介绍——量子点红外探测器

本文简单介绍了半导体量子点材料的基本性质及相应的红外探测器的工作原理,并举例讨论了几种典型的量子点红外探测器的结构。最后,对量子点红外探测器的主要优点进行了总结。