探测平面互强度的性质

本文研究探测平面的互强度与散射表面性质的关系，最后就其结果进行了讨论。

32×32 Si盖革模式激光焦平面探测器

为了满足350 nm~1100 nm波长范围内远距离及微弱激光3维成像探测的需求,提出了一种规模为32×32的盖革模式硅激光焦平面阵列探测器,它主要由硅雪崩光电二极管阵列、读出电路芯片、微透镜阵列、半导体制冷器、引脚网格阵列壳体等元件组成。硅雪崩光电二极管焦平面阵列采用拉通型N^(+)-Π_(1)-P^(-)-Π_(2)-P^(+)结构,工作在盖革模式下,通过Si片背面抛磨减薄及盲孔刻蚀技术,实现了纤薄光敏区的加工;读出电路采用主动模式淬灭设计,使电路单元的死时间控制在50 ns以内,并利用一种带相移技术的时间数字转换电路优化方案,在满足时间分辨率不大于2 ns的同时,降低了读出电路芯片的功耗。结果表明,在反向过偏电压14 V、工作温度-40℃的条件下,该探测器在850 nm的目标波长可实现20.7%的平均光子探测效率与0.59 kHz的平均暗计数率,时间分辨率为1 ns,有效像元率优于97%。该研究为纤薄型背进光Si基激光焦平面探测器的研制提供了参考。

光伏型红外焦平面探测器NETD的理论计算和测试分析

噪声等效温差(NETD)是表征红外焦平面探测器灵敏度的重要参数,除了器件本身的因素以外,与实际应用条件及测试条件密切相关。从红外焦平面探测器NETD的测试方法和流程出发,对光伏型红外焦平面探测器NETD的理论计算公式进行了推导,分析了影响器件NETD的主要因素,对典型红外焦平面探测器在不同积分时间、不同电荷存储量、不同F数及半阱输出条件下的背景限NETD进行了理论计算及分析。在固定背景温度下,通过理论公式可从某一温差的NETD推算出不同温差的NETD,选择典型器件进行验证,从常规NETD测试结果推算出的一组NETD与相应温差下的实测结果符合较好,其中1 K温差的NETD推算结果已非常接近实际情况,可为热像仪系统应用提供参考。

红外焦平面探测器复合条件工作点闪元标定方法

针对闪元传统标定方法的不足,提出一种结合灰度域图像和能量域图像进行复合条件工作点闪元标定的方法。该方法解决了单一工作点对闪元激发条件不够充分和探测器非均匀性所造成的闪元漏检等问题。实验验证表明,单一工作点上闪元检测率平均提高了12.49%,与传统方法相比,整体闪元检测率提高了9.41%。本文所提方法有效提高了闪元的检出率。

冷屏对红外焦平面探测器组件性能的影响

分析了国内早期中波320×256红外焦平面探测器组件与国外同类产品在装机性能上的差异,采用三种实验方法检测了国内外探测器组件的光电性能,通过对探测器组件光电转换和结构的分析,确定出杂散光在冷屏内部的反射是导致测试结果差异的原因,冷屏内表面黑化层和结构形式是影响组件实际应用的关键。冷屏结构改进后,有效改善了国内探测器组件的实际应用性能。

低温背景应用长波红外焦平面探测器性能参数的计算

对于在低温背景条件下应用的红外焦平面探测器,在其设计阶段首先需要确认的是探测器在低温背景下的主要性能参数是否满足应用需求。通过单元探测器的基本理论公式,从性能测试的角度,推导出了焦平面探测器主要性能指标的理论计算公式,包括峰值响应率、噪声、峰值探测率、动态范围等。提出了红外焦平面探测器主要性能参数计算的设计流程,并通过实例对长波红外焦平面探测器在低温背景下的性能参数进行了计算、设计及验证,实测结果与理论计算符合较好。表明了理论公式及设计流程具有较好的实用性,可为红外焦平面探测器的应用设计提供参考。

中波红外640×512(25μm)探测器组件可靠性验证试验

随着红外探测器技术的发展,对探测器组件的可靠性提出了更高的要求。探测器可靠性随整机考核的方法难以满足考核需求,针对该问题,开展了中波红外640×512(25μm)探测器组件在环境应力下的可靠性验证研究,对探测器组件中的关键部位进行了高温加速寿命试验、持续工作等试验,并根据关键部件专项可靠性试验数据对探测器组件的整体可靠性进行预计,结合所选择的可靠性评估方法,对试验结果进行评估,评估结果表明所研制的组件满足可靠性要求。所使用的可靠性验证及评估方法,可以对制冷型红外探测器组件做出较为客观、准确的评估。

低噪声红外焦平面探测器物理信号快速生成方法

介绍一种新的用于注入式仿真的红外焦平面探测器物理信号快速生成方法。该方法基于调制传递函数和三维噪声理论模型对成像物理效应进行定量表征;采用空域模板卷积和像素处理方法,配合硬件平台并行计算和流水线处理的特点,实现成像物理效应的高速实时计算;综合考虑信号完整性、电源完整性以及传输线阻抗匹配等电路设计方法完成低噪声数模转换电路设计。测试结果显示,系统样机针对320×256和128×128分辨率探测器的仿真速度分别达到240 frame/s和480 frame/s;通频带内数模转换电路噪声电压低于244μV,达到14 bit的分辨精度。目前,样机在某型红外制导系统信号处理机的软硬件调试和性能测试中得到实用,取得了很好的应用效果。

雷达实际平面探测威力模型与仿真算法研究

在考虑地物遮蔽的情况下,建立了3种程式雷达实际平面探测威力的数学模型,并对参数获取、盲区估算等问题进行了讨论。给出了一种基于DEM数据的雷达实际平面探测威力实用算法,实现了雷达在任意高度层的实际平面探测威力的自动仿真生成。应用表明,雷达实际平面探测威力图绘制的精度和效率较传统方法有较大提高。

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.

圆形冷屏下红外焦平面探测器光敏元立体角的计算及其成像仿真

给出了圆形冷屏限制下红外焦平面器件任一光敏元立体角的数学模型,该模型由非线性方程组描述,通常,难以求出相应的解析解。以320×256面阵器件为例介绍了一种数值求解方法,即先从面阵中选取若干光敏元作为采样点,用SolidWorks三维实体造型软件求出这些光敏元对应的若干几何参数,再用MATLAB做样条插值计算,求出任一点处光敏元的立体角数值。将这些立体角的相对值投影到0～255的整数值范围,可以得到一张伪灰度图,该图反映了理想情况下面阵器件对均匀面源黑体的成像效果。

非制冷铁电混合式焦平面探测器新研究

本文报道一种128×128元铁电非制冷混合式焦平面探测器,涉及该器件的混合式结构.分析了影响器件性能的关键因素,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.对实验数据所涉及的原理进行了讨论,最后给出了利用该器件得到的清晰红外热像.

非制冷红外焦平面探测器及其技术发展动态

非制冷红外焦平面探测器是热成像系统的核心部件。介绍了非制冷红外焦平面探测器的工作原理及微测辐射热计、读出电路、真空封装三大技术模块,分析了影响其性能的关键参数。与微测辐射热计设计相关的重要参数包括低的热导、高的红外吸收率、合适的热敏材料等;读出电路的传统功能是实现信号的转换读出,近年来也逐渐加入了信号补偿的功能;真空封装技术包括了金属管壳封装、陶瓷管壳封装、晶圆级封装和像元级封装。列举了国内外主要厂商的非制冷红外焦平面探测器的技术指标及近年来的最新技术进展,总结了非制冷红外焦平面探测器的技术发展趋势。

基于288×4焦平面探测器的二代热成像系统分析

扫描型焦平面探测器已成为二代热成像系统的主要探测器类型 ,是世界各国重点发展和装备的关键技术。借鉴国外的成熟 2 88× 4热像仪产品经验 ,对发展我国自己的技术和装备是非常必要的。介绍了热成像系统性能模拟软件包CFLIR ,并用其分析了Catherin FC热像仪的静态性能和作用距离 ,模拟结果与FC热像仪产品资料基本一致。CFLIR的有效使用将促进我国热成像总体技术的发展。

用响应和串音识别焦平面探测器相连缺陷元研究

采用高倍光学显微镜和焦平面探测器测试系统对焦平面探测器相连缺陷元进行了测试分析,研究了焦平面探测器相连缺陷元的成因。研究结果表明:借助高倍光学显微镜很难识别相连缺陷元;采用焦平面探测器响应测试系统进行测试时,相连缺陷元的响应电压与正常元基本相同,相连缺陷元无法被识别;采用焦平面探测器串音测试系统进行测试时,相连缺陷元之间串音为100%,明显不同于正常元,此时两元相连缺陷元响应电压是正常元响应电压的二分之一,相连缺陷元可以被有效识别。光刻腐蚀引入的台面或电极相连,以及光刻剥离引入的铟柱相连导致了缺陷元的产生;通过光刻腐蚀、剥离工艺优化,可以有效减少焦平面探测器相连缺陷元。

红外焦平面探测器输出图像信噪比计算和分析

推导了红外焦平面探测器输出图像信噪比的一般计算公式 ,并针对红外焦平面探测器在地面面目标自动识别系统中的具体应用 ,计算了其在不同天气情况下的成像信噪比。由计算结果可知 :采用高性能的焦平面探测器后 ,红外成像的图像信噪比非常高 ,即使在较恶劣的天气 (大雾 )情况下也可获取质量较好的红外图像 。

128×128元锑化铟红外焦平面探测器热-应力耦合分析

考虑探测器在热冲击过程中由于传导降温非均匀引起的温度梯度分布,借助ANSYS软件对温度梯度影响下的锑化铟探测器进行热-应力耦合分析。依据热分析结果得到了热冲击下探测器的降温时间曲线,以此为基础进行热-应力耦合分析得到了探测器的应力分布,并以温度、时间为参考量将热冲击过程中InSb芯片上应力最大值变化与传统均匀降温方式下的应力最大值变化进行对比,结果表明器件内部存在温度梯度时,InSb芯片上的应力增加呈现出先快后慢现象,明显不同于均匀降温的线性增加;且应力增加主要集中在热冲击初始0～0.5 s时间段,如此短时间段内应力的急剧增加将严重影响探测器的可靠性。最后对传导降温方式下应力变化可能引起InSb芯片失效的原因进行了初步探讨,这对预测裂纹的发生提供了一定的帮助。

背减薄工艺对中波320×256碲镉汞红外焦平面探测器组件可靠性的影响

通过对A版(初减薄)和B版(终减薄)中波320×256碲镉汞红外焦平面探测器组件进行可靠性试验,并对其试验后的光电特性进行比较,最终给出B版焦平面探测器组件工作寿命的初步评价。

中波碲镉汞红外偏振焦平面探测器的制备研究(特邀)

针对隐身等多类高价值目标精确探测与识别以及探测技术持续发展需求,为实现复杂战场环境下的高概率真假目标识别和高精度目标检测、定位、跟踪,开展复杂战场环境下隐身及微弱特征目标探测及抗干扰探测等技术研究意义重大,其中高集成度的焦平面型偏振红外探测器技术是其中一个重要方向。围绕集成式中波(MW)256×256碲镉汞红外偏振焦平面探测器的研制,介绍了偏振结构的设计、制备到偏振探测器的集成,以及偏振探测器性能的测试等方面的研究进展状况,设计加工出了亚波长金属光栅阵列,采用倒装互连的方式实现了偏振探测器的集成,并在MW 256×256碲镉汞焦平面器件上实现了红外偏振性能的测试和评估。

提升红外焦平面探测器杜瓦组件的贮存寿命

杜瓦内真空度退化和芯片盲元增加是影响红外焦平面探测器杜瓦组件贮存寿命的两大方面。杜瓦组件的排气策略直接关系到红外红外探测器杜瓦的真空寿命和红外芯片的贮存寿命,是影响红外探测器杜瓦组件可靠性的关键。本文以杜瓦放气率测试技术为依托,结合杜瓦组件在贮存环境下的退化规律和模型预测杜瓦贮存寿命。最后,综合平衡排气温度/时间对杜瓦真空寿命及芯片盲元损耗的影响,提供一种实现红外芯片和杜瓦真空同时失效的技术途径。