新一代“AI+”立体边海防——中国电子科技集团公司第十一研究所边海防案例介绍

我国边境地形复杂,有海洋、河流、高山、平原等多种复杂多样的地理环境,错综复杂的历史人文环境,加之近年来反恐处突、边境封控形式日益严峻,对我国的边境管控提出了更高的要求,迫切需要新技术手段的应用解决现有问题,实现边防综合管控。中国电科十一所严格遵照国家边海防建设相关技术要求,开展了边境实际需求的调研工作,并结合多年边海防建设经验和最新科技成果,提出基于云平台、人工智能、跨模态感知的边海防立体监视管控系统解决方案,方案能够适应复杂地形环境和新的反恐形式下的特点,能够有效提升我国沿海、沿边地区的边境综合防护能力。

锑化铟晶体空位缺陷的正电子湮灭研究

锑化铟晶体材料的电学性能是影响最终制备的红外探测器件性能的关键因素。材料内部的杂质以及点缺陷特别是空位缺陷会极大的影响材料的电学性能,有时甚至会导致材料反型。本文利用正电子湮灭谱对锑化铟晶体材料的空位缺陷类型进行了研究,同时还对不同晶体生长拉速、导电类型晶体材料的正电子湮灭寿命进行分析。结果表明其内部主要为V In型空位缺陷,且在一定拉速范围内,正电子湮灭寿命基本无变化,此外空位缺陷也不是导致N型锑化铟晶体材料导电类型反型的主要原因。

中国电科11所碲镉汞薄膜材料制备技术进展

碲镉汞材料具有响应速度快、量子效率高、带隙连续可调等优点,广泛应用于红外探测领域,本文报道了近年来中国电科11所在碲镉汞薄膜材料制备方面的技术进展。在碲锌镉衬底材料制备方面,已突破Φ135mm碲锌镉晶体生长技术,碲锌镉衬底平均位错腐蚀坑密度(EPD)<1×10^(4)cm^(-2),具备了80mm×80mm规格碲锌镉衬底的批量生产能力。在液相外延碲镉汞薄膜制备方面,富碲水平液相外延碲镉汞薄膜平均位错腐蚀坑密度EPD<4×10^(4)cm^(-2),具备80mm×80mm规格碲镉汞薄膜的制备能力;富汞垂直液相外延实现高质量双层异质结碲镉汞薄膜材料批量化制备,该种材料的半峰宽(FWHM)控制在(20~40)arcsec范围内,碲镉汞薄膜厚度极差≤±06μm。在分子束外延碲镉汞薄膜方面,实现了6 in硅基碲镉汞材料制备,组分标准偏差≤00015,表面宏观缺陷密度≤100cm^(-2);碲锌镉基碲镉汞材料已具备50mm×50mm制备能力,组分标准偏差为0002,厚度标准偏差为0047μm。从探测器验证结果来看,基于富碲水平液相外延碲镉汞薄膜实现了1 k×1 k、2 k×2 k等规格红外焦平面探测器的工程化制备;采用双层异质结碲镉汞薄膜实现了高温工作、长波及甚长波探测器的制备;使用分子束外延制备的碲镉汞薄膜实现了27 k×27 k、54 k×54 k、8 k×8 k等规格红外焦平面探测器研制,在宇航领域有巨大的应用潜力。

锑化铟单晶材料研究进展

锑化铟(InSb)材料因其特殊性质,是一种重要的中波红外探测、霍尔元件材料。本文总结了InSb材料的需求现状以及国内外主流InSb材料厂商的研究进展,重点介绍了中国电子科技集团公司第十一研究所在InSb材料方面的最新研究进展。最后,本文提出了InSb材料未来发展趋势。

自由曲面镜补偿大功率激光波前畸变技术研究

对于一台性能稳定的激光器,在出光阶段整个系统处于热交换的稳定状态,即激光波前分布可以保持稳定不变。基于此特点,提出制造自由曲面镜,以校正激光器的波前畸变,提高光束质量。本文首先介绍了自由曲面镜的波前补偿原理、设计及加工过程,然后通过数学建模,从理论上对其波前补偿能力进行了仿真计算,最后在板条固体激光器中进行了波前补偿实验:在激光器输出功率为12.5 kW时,自由曲面镜对激光光束相位及远场光束质量都有明显的改善和提高。自由曲面镜不像变形镜那样受到致动器间距的限制,因此对于高阶像差的校正也更为有效,且成本低廉,再者也不会增加系统的复杂度,与自适应光学系统相比各有所长。

高工作温度碲镉汞红外探测器杜瓦结构研究

随着第三代红外探测器技术的快速发展,高工作温度红外探测器成为重要的发展方向。本文报道了在高工作温度碲镉汞红外探测器杜瓦结构小型化、低功耗、高可靠性方面的研究进展。通过杜瓦结构的优化设计,搭配旋转整体式低温制冷机K562S short,制备出组件体积为80 mm×61 mm×39 mm,重量为212 g,启动时间为2.5 min,工作温度达到150 K的高工作温度中波碲镉汞红外探测器,并初步完成了组件可靠性试验验证,为高工作温度碲镉汞红外探测器的工程化应用奠定了一定的基础,对高工作温度碲镉汞红外探测器的小型化、低功耗、高可靠性研究具有一定的指导意义。

基于CGSim模拟的炉膛空气对流对碲锌镉晶体生长温场影响研究

碲锌镉晶体生长周期长、生长体系复杂,采用垂直布里奇曼法或者垂直温度梯度法生长碲锌镉(CdZnTe)晶体材料时,晶体的生长过程往往无法直观观察,晶体内部的温场也缺乏相应的手段检测,这对改进晶体生长工艺带来了诸多不便。利用计算机仿真能够将晶体生长的过程重构或再现。本文利用数值模拟软件,在晶体生长炉模型顶部塞子和底部塞子中心开孔,通过调节孔径大小(20~40 mm),对炉膛内气体的对流行为进行了规律性的调控。开孔前,炉膛内气体流速极低(只有10^(-5) m/s),形成流动缓慢、形状稳定的对流胞;开孔后,炉膛内气体流速明显增加(0.25~0.90 m/s),流动状态变为层流。通过控制模型的孔径大小,可以有效改变炉膛内气体层流的流速,相同温度设定下,流速从0.25 m/s增加到0.90 m/s时,温度梯度将从0.5 K/mm增加到1.1 K/mm。在实际空炉上进行开孔测温实验,验证了模拟结果中温度梯度变大的结论。通过监控炉膛内温度随时间的变化,发现层流模式下提高流速,有利于减小炉内温度随时间的波动,提高温场稳定性。温场温度梯度的增加和稳定性的提升,将有利于高质量碲锌镉晶体的制备。

pπBn型Ⅱ类超晶格暗电流特性研究

InAs/GaSbⅡ类超晶格(T2SL)红外探测器由于具有宽光谱探测能力、较好的材料均匀性、可以抑制载流子俄歇复合率和灵活的能带设计等优点,在长波红外探测领域具有很大的优势。但由于暗电流较大,其性能并未达到理论预测。pπBn结构是在超晶格材料的吸收层和接触层之间增加单极势垒,以抑制G-R暗电流和隧穿暗电流。本文分别从理论上研究了吸收层、势垒层和接触层的超晶格能带结构。模拟了pπBn结构的InAs/GaSb T2SL,研究了其吸收层掺杂浓度、势垒层掺杂浓度和势垒厚度对器件暗电流的影响。通过优化吸收层掺杂浓度、势垒层厚度和掺杂浓度,得到暗电流密度为8.35×10^(-7)A/cm^(-2)的pπBn结构InAs/GaSb T2SL,与优化前的结构相比,暗电流降低了一个数量级。研究过程不仅为pπBn结构的InAs/GaSb T2SL器件的低暗电流设计提供了指导,而且为优化超晶格器件的暗电流提供了一种系统的方法。

三维建模软件Creo标准化配置方法研究

Creo是一款以参数化技术著称的三维建模软件,集CAD/CAM/CAE于一体,在产品设计中有着广泛的应用。以Creo Parametric 5.0.6.0为例,结合激光器产品特点,介绍了标准模板、标准件库的创建方法、软件的配置方法。通过本文,可以根据企业执行的标准进行软件的标准化配置,有助于统一设计规范,提高设计的标准化程度,提升协作效率,缩短研发周期。

光电转台RCS仿真研究

通过软件仿真计算光电转台的雷达散射截面积(radar cross section,RCS)。基于散射的高频局部性原理完成目标的RCS预估,在S、C、X波段,0~3°入射余角条件下对光电转台的RCS进行仿真。将复杂的光电转台分解,研究各部分RCS特性并对光电转台开展隐身设计。对完成隐身设计后的转台进行仿真分析,隐身设计后均值大于0.5 m^(2)的RCS占比约为18.18%,光电转台隐身特性提升明显。

高功率窄线宽光纤激光器横模不稳定研究

高功率窄线宽光纤激光器在光束合成等领域具有广泛的应用前景。本文主要介绍了高功率窄线宽光纤激光器中横向模式不稳定性产生的原因以及有效的抑制方法,为进一步提高窄线宽光纤激光器的输出功率提供了参考依据。

分子束外延碲镉汞探测器的变结面积Ⅰ-Ⅴ测试研究

碲镉汞红外探测器的表面钝化处理对器件暗电流有较大影响,决定了器件的探测性能。为了研究表面钝化层不同生长方式对暗电流的抑制效果,使用分子束外延(Molecular Beam Epitaxy, MBE)系统在Si基衬底上生长碲镉汞材料,分别通过磁控溅射和原位钝化方法生长CdTe/ZnS钝化膜层。采用半导体工艺在碲镉汞材料上制备了变面积光伏探测器。通过测试不同钝化膜层器件的暗电流,分析零偏电阻和面积乘积(R0A)与周长面积之比(p/A)的关系。结果表明,磁控溅射生长钝化层的Si基碲镉汞器件存在较大的隧穿电流,而原位钝化生长钝化层的Si基碲镉汞器件能更有效地抑制表面漏电流。拟合器件R0A因子随PN结面积的变化,得出原位生长钝化层的器件具有更好的钝化效果。变面积器件的制备和测试能够有效且直观地反映器件性能。

小口径反射式光学系统装调方法研究分析

在红外光学装调系统中,镜片间距是需要精密控制的重要装调参数。由于反射镜在红外光学系统中通常为折转光路,传统装调方法无法直接应用,所以高精度光学系统一直着重关注折转光路中距离的装调方法。文章提出了两种折转光路距离的装调方法,即接触式装调与非接触式装调。针对这两种装调方法,使用了小口径反射镜进行了实例验证。并对比两种装调方法的结果,分析得出两种装调方法的优劣性。

线列型读出电路奇偶相互影响问题研究

线列型探测器适用于扫描成像系统,能够满足高速移动物体成像需求。同时,为了提高像元响应均匀性和信噪比,该类型读出电路通常会采用TDI(time delay integration)结构。而随着应用需求的提升,线列规模也不断发展。阵列规模的增加、像元间距的减小带来线列电路一系列共有问题,其中一项便是奇偶像元相互影响。表现在实际应用中为奇偶通道输出差异和奇偶像元在成像时出现拖影现象。本文针对该现象,深入的研究、分析和定位产生这些现象的原因,并采取一系列相应的措施减轻和消除这些现象,提高扫描成像质量。

1.3μm固体激光器研究进展

1.3μm波段固体激光器在多领域均有着重要作用,本文介绍了近20年来国内外不同晶体材料输出1.3μm波段激光的研究进展,包括几种常用的晶体如YAG、YVO_(4)、GdVO_(4)以及其他晶体。通过分析认为,对新材料、新机制的探索与应用是未来1.3μm波段激光器的主要发展方向。

基于智能型红外焦平面电路液氮成像系统的研究与算法实现

提出了一种智能型红外焦平面电路液氮成像系统,系统采用UART转SPI数据传输,上位机VB软件开发SPI配置界面,可提高SPI寄存器批量配置效率和准确率,减少外界干扰产生误码和乱码情况,并结合FPGA、自研的IRCamExpert-CETC图像处理软件和图像采集卡搭建软硬件成像系统,本系统具有红外视频图像在线监测和多芯测试能力。本文进一步提出了基于单片像元级ADC的背景减除、盲元补偿、非均匀性校正、开窗、像素合并、空间滤波、图像均衡变换、时间延迟积分多种图像算法和总体算法结构,并通过对一款640×512阵列的智能型红外焦平面电路进行测试,验证了单片红外焦平面多功能图像算法,并实现了系统对智能型红外焦平面全参数的性能评估。采用像元级进行图像处理的方式,降低了采用算法级进行后续图像处理的难度,减少了图像处理算法消耗的资源。多功能图像算法为智能型红外焦平面的工程化应用提供了新技术途径。

基于红外焦平面电路智能算法研究与测试验证

红外焦平面电路不仅能将热辐射转化为微弱的电信号,还带有读出电路,配合红外焦平面探测器实现像元级模拟数字转换、智能化图像处理和数字输出等功能,将获取的面阵信号经像元级方式处理后输出。提出了基于单片像元级ADC的背景减除、盲元补偿、非均匀校正、开窗、像素合并、空间滤波、直方图均衡、时间延迟积分多种智能图像算法,避免了在算法级进行的方式,降低了后续图像处理算法实现的难度,减少了图像处理算法消耗的资源。进一步提出了一种红外焦平面电路液氮成像系统。并通过对一款640×512阵列的智能型红外焦平面电路进行测试,验证了单片红外焦平面多功能图像算法,对红外焦平面电路进行了全参数性能评估,为红外焦平面的智能算法工程化应用提供了新技术途径。

电子设备电路的调试方法研究

电子电路的运行状况会直接影响人们的日常生活以及社会生产,所以相关技术人员在实际工作中必须对电子电路进行仔细测试与调试,掌握电子电路调试的正确方法,及时发现故障并排除,保证电子电路的正常运行。本文对电子电路的具体作用进行阐述,分析电子电路的常见故障,针对电子电路的安装布置以及调试方法进行主要研究。

数字化红外探测器的读出电路晶圆测试系统研究

数字化红外探测器的读出电路晶圆测试是评价晶圆的重要环节。在现有探针台测试设备的基础上,研制了一块电路板装置。它既可驱动晶圆工作,也可将不同形式的数字化输出信号转换为统一的数字图像传输格式,而且测试过程中可对电路板参数进行设置。首先对红外探测器读出晶圆测试系统进行了介绍,然后对研制的测试电路板装置进行了原理分析。最后将此电路板进行硬件实现,并编写了内部测试程序,完成了功能验证。对差分输出和单路输出两种形式的晶圆进行了测试,其结果与晶圆低温下的测试结果一致,数据准确可靠。此外电路装置有100个输入接口,可重复编程,支持24bit及以下输出位宽数字化晶圆的测试,使测试系统具有更高的兼容性和灵活性。

超长线列红外探测器组件的低温面形研究

随着红外焦平面探测器阵列规模的不断扩大,由多层结构低温热失配形变导致的杜瓦可靠性问题愈发突出,对焦面低温形变的定量化表征需求越来越迫切。基于超长线列红外焦平面探测器冷箱组件开展焦面低温形变研究,针对多层结构粘接造成的焦面低温形变进行了理论仿真。设计了一种探测器工作温度90 K下焦面低温形变的测试方法。对比分析面形测试结果与仿真计算,低温下焦面整体下移,但变形曲线呈拱形。仿真得出两边芯片向下凹约9.24μm,中间位置芯片向下凹1.36μm。实验得出两边芯片向下凹约40μm,中间位置芯片向下凹10μm。数据差异与仿真材料的参数设置有关。验证了仿真结果的合理性,可为超长线列探测器焦面多层结构设计提供参考依据。