非制冷势垒型InAsSb基高速中波红外探测器

高速响应的中波红外探测器在自由空间光通信和频率梳光谱学等新兴领域的需求逐渐增加。中长波XBnn势垒型红外光探测器对暗电流等散粒噪声具有显著抑制作用。本文在GaSb衬底上采用分子束外延技术生长了nBn和pBn两种结构的InAsSb/AlAsSb/AlSb中波红外光探测器材料,并通过微纳加工工艺制备了可用于射频响应特性测试的GSG结构探测器。XRD和AFM的测试结果表明,两种结构的外延片都具有较好的晶体质量。器件暗电流测试结果表明,相较于nBn器件,在室温和反向偏压400 mV的工作条件下,直径90μm的pBn器件表现出更低的暗电流密度0.145 A/cm^(2),说明该器件在室温非制冷环境下表现出较低的噪声水平。不同台面直径的探测器的暗电流测试表明,pBn器件的表面电阻率低于对照的nBn器件的表面电阻率。另外,根据探测器的电容测试结果,可零偏压工作的pBn探测器具有完全耗尽的势垒层和部分耗尽的吸收区,nBn的吸收区也存在部分耗尽。探测器的射频响应特性表明,直径90μm的pBn器件的响应速度在室温和3 V反向偏压下可达2.62 GHz,对照的nBn器件的响应速度仅为2.02 GHz,响应速度提升了29.7%,初步实现了在中红外波段下可快速探测的室温非制冷势垒型光电探测器。

快速制冷型红外焦平面成像制导系统设计

红外焦平面成像技术是一种通过摄取景物热辐射分布,并将其转换为人眼可见图像的技术,广泛应用于侦察、制导、空间探测等方面.针对红外制导小体积、快速启动的应用要求,设计了快速启动红外焦平面成像制导系统.对应用于系统的折反式红外镜头、快速启动型红外焦平面探测器、低噪声成像电路等进行了设计,设计结果满足制导条件下的红外成像要求.

铁电型非制冷红外焦平面探测器的调制器设计

从铁电型非制冷红外焦平面探测器逐行读出的工作机理和阿基米德螺旋线的定义出发,导出了多调制周期调制器叶片形状的设计公式,给出了调制器与探测器位置关系的设计实例,解决了调制器设计的核心问题。

制冷型红外焦平面探测器引线键合质量优化研究

介绍了制冷型红外焦平面探测器引线键合工艺,分析和总结了焦平面探测器引线键合的失效模式,对主要失效模式进行了优化研究和试验验证,提出了引线键合的质量控制方法,并给出了相应的测试结果,对提高焦平面探测器引线键合具有很好的指导意义。

基于三维噪声模型的非制冷红外焦平面读出电路的分析

基于3D噪声模型对非制冷红外读出电路噪声产生的原因进行分析,重点阐述了三维噪声的理论框架与分析方法,分析各噪声因子的含义以及产生原因,并给出计算方法,对读出电路各种噪声分量的产生进行了深入的分析。并基于此模型对阵列大小为320×240非制冷红外焦平面阵列进行分析,计算出各噪声因子的大小,得出了噪声产生的主要原因,为焦平面阵列性能的提高与评估提供了理论依据。

一种新型非制冷焦平面双视场红外光学系统

提出了一种新型用于非制冷焦平面探测器的长波红外双视场光学系统,该系统工作波段为8-12μm,焦距为40-150 mm。采用轴向移动变焦方式,变倍透镜组可实现变倍,调焦及温度补偿功能,简化了系统机电设计,具备结构紧凑、质量轻、便携等优点,并用CodeV光学设计软件进行了像质补偿。

微测辐射热计型非制冷红外焦平面探测器技术新进展

近年来,随着大规模集成电路、半导体薄膜、微机电系统等科技进步,微测辐射热计型非制冷红外焦平面探测器技术快速发展,已成为目前技术最成熟、市场占有率最高的一种焦平面探测器型式。本文介绍了红外焦平面探测器分类、微测辐射热计型非制冷红外焦平面探测器工作原理及总体设计、制造与工艺、测试等关键技术模块。综述了国内外相关技术最新进展和领域应用。最后,总结指出了非制冷红外焦平面探测器技术发展趋势及发展方向,包括:1) 亚波长微纳光学技术与像元中心距压缩到10 μm以下更小尺寸的超高清红外成像;2) 基于新一代TSV (硅通孔技术)三维垂直封装的三维单芯片系统(3DSoC)技术与红外热像机芯/模组的集成化与智能化;3) 无快门(shutter-less)技术结合无热电冷却元件(TEC-less)与进一步降低系统功耗等。

铁电型非制冷红外焦平面探测器的斩波器设计

从铁电型非制冷红外焦平面探测器的工作要求和阿基米德螺旋线的定义出发,通过分析阿基米德螺旋线的物理意义,导出了确定多调制周期斩波器叶片形状的设计公式,给出了斩波器与探测器的大致位置关系,解决了斩波器设计的核心问题,对非制冷红外成像技术尤其是微扫描技术的发展具有重要意义。

基于I^2C的新型非制冷红外焦平面温度控制系统

论述了非制冷红外焦平面阵列温度控制的重要性,并且简要提出温度控制原理,在此基础上提出使用MAX1978对TEC进行闭环自动控制的方案,并使用DAC芯片AD5665R作为温度参考电压输入芯片,使用I2C协议完成精确定点温度控制,实现了将非制冷红外焦平面阵列在不同的环境下稳定工作的要求。经测试验证系统温度的波动范围能够有效控制在±0.005℃,从而为提高焦平面阵列温度稳定性使非制冷性红外探测器适应不同的温度环境提供了一种实用方法。

基于非制冷红外焦平面阵列的全天空红外测云系统

云的地面观测是对本地天气进行实时监测的重要工作。目前,主要采用人工目测方法进行云的地面观测,无法准确提供夜间云的资料。为了实现云的全天空昼夜自动监测,采用非制冷红外焦平面阵列(UIRFPA)和扫描的方式,通过拼图、定标、大气修正、云识别等数据处理,研制成功了全天空红外测云系统。该系统由光学测量单元、扫描单元、环境参数测量单元、采集与控制单元和数据处理单元组成。初步的观测试验表明,该系统所给出的全天空云分布图像以及云量、云族与实际天空状况一致,考虑探测器工作温度效应的非制冷红外焦平面阵列定标模型,可满足全天空云监测的辐射定量测量要求,定标处理以及云识别算法可行。

非制冷红外焦平面技术述评(上)

近年来，红外非制冷焦平面阵列技术已取得令人瞩目的进展，凭借其低成本、可接受的性能，正在开拓民用乃至军用市场。本文描述了目前主要的两种非制冷焦平面阵列技术的发展状况，并对二者以及它们与制冷型焦平面阵列进行比较与探讨。

二极管原理非制冷红外焦平面阵列的集成设计

面向非制冷红外成像的低成本高性能应用,二极管原理的红外焦平面阵列的设计和工艺实现得到研究和发展。焦平面和读出电路的设计集成以及CMOS和MEMS工艺集成是此项技术的研究重点。基于SOI的二极管原理焦平面阵列在低成本的利用CMOS工艺实现大规模阵列集成方面有很大的优势。读出电路是基于标准CMOS工艺进行设计的。320×240规模的焦平面阵列利用CMOS标准工艺和MEMS工艺集成已经得到了结构实验结果。研究并测得二极管像元的正向压降的温度变化率约为-1.5 mV/K。分析和实验证明了二极管原理非制冷红外焦平面阵列的设计和工艺可行性,是一项可以低成本广泛应用的红外成像技术。

数字化中波红外焦平面探测器组件研究进展

介绍了美国、以色列、法国等西方发达国家在数字化中波红外焦平面探测器方面的研究现状及发展趋势。从数字读出电路(ROIC)角度出发,阐述了上述三个发达国家开发的列级ADC数字化中波红外焦平面探测器的最新研究成果。在SWaP概念牵引下,以色列、法国都推出了小像元(中心距为10μm及以下)、高温工作、数字化输出的百万像素中波红外焦平面探测器组件。最后介绍了昆明物理研究所在数字化红外焦平面探测器组件研究方面取得的最新进展。昆明物理研究所突破列级ADC数字读出电路关键技术后,研制出一系列中心距(15μm、20μm、25μm)的640×512列级ADC数字化中波红外焦平面探测器组件,主要技术指标与国外同类数字化中波红外焦平面探测器组件相当。

非制冷铁电混合式红外焦平面探测器

介绍了国内非制冷铁电混合式红外焦平面探测器的最新研究进展,给出器件所采用的铁电材料的基本物理和电学特性参数、器件的热隔离技术和相应参数、读出电路的基本结构和性能,详细讨论了影响性能的关键参数和工艺,最后对试验结果进行了分析.

320×240红外焦平面阵列驱动电路的小型化设计研究

文中提出了 32 0× 2 4 0红外非制冷焦平面驱动电路及焦平面阵列模拟输出信号的数字化设计方法。采用Xilinx公司的XC950 0系列综合可编程逻辑器件设计时序电路 ,以实现电路的小型化。采用VHDL语言进行设计 ,便于在试制过程中对电路的逻辑进行修改。采用TI公司的A/D转换器THS140 8对焦平面输出的 5.5M模拟信号进行模数转换 ,降低了后续传输过程中的干扰。为 32 0× 2 4 0凝视型非制冷红外热像仪的研制打下了基础。

热释电非制冷红外焦平面现状及发展趋势

一维和二维阵列的热释电非制冷红外焦平面非常适合应用于热成像。混合式的BST铁电探测器降低了成本,市场潜力巨大。分析了热释电非制冷红外焦平面阵列探测技术的优势,介绍了热释电非制冷红外探测器工作原理及热释电非制冷红外焦平面阵列对探测材料的要求,指出了混合式及单片式热释电非制冷红外焦平面阵列发展趋势。制备高一致性和高性能的大阵列的探测元是发展非制冷红外焦平面的关键,针对我国在热释电非制冷红外焦平面阵列研究方面存在的问题,提出了下一步研究的方向及重点。

对中波与长波红外焦平面热成像的一些探讨

从对 3～ 5 μm和 8～ 14μm两个红外波段的大气传输特性、背景限NETD值计算、整机系统及应用等方面的分析比较入手 ,对这两个波段凝视热成像技术进行一些讨论 ,以说明 3～ 5

低噪声非制冷红外焦平面阵列驱动电路的设计

针对非制冷红外焦平面驱动电路在噪声和可靠性方面的高要求,分析了降低直流偏置电压噪声以降低红外焦平面阵列噪声的可行性,提出了一种新型低噪声的非制冷红外焦平面驱动电路。该驱动电路采用ADI公司的AD8606系列高精度低噪声运算放大器构成一个直流缓冲器,其具有强大的直流驱动能力和低噪声性能,实现了直流偏置电路。采用Altera公司的CycloneⅡ系列可编程逻辑器件,设计红外焦平面的时序驱动电路。测试结果表明:焦平面探测器均方根噪声降低至397.83μV,为后续非制冷红外热像仪的研制奠定了基础。

国外非制冷红外焦平面阵列探测器进展

非制冷红外焦平面阵列探测器是目前发展最为迅速的红外探测器种类之一,并已广泛渗透到军事和民事应用中。本文重点阐述几种国外具有代表性的非制冷红外焦平面探测器的现状及其发展趋势。

非制冷红外焦平面技术述评(下)

近年来，红外非制冷焦平面阵列技术已取得令人瞩目的进展，凭借其低成本、可接受的性能，正在开拓民用乃至军用市场。本文描述了目前主要的两种非制冷焦平面阵列技术的发展状况，并对二者以及它们与制冷型焦平面阵列进行比较与探讨。