德国AIM公司的第三代焦平面列阵红外探测组件(上)

根据一般的认识,第三代红外探测组件可望提供先进的功能度,例如更多的像元、多色或者多波段、更高的帧速率和更高的温度分辨率等。本文介绍德国AIM公司用以研制第三代焦平面列阵红外探测组件的工艺状况。为了以80M像元/s的像元速率达到高达800Hz的全帧速率,AIM公司设计了一种间距为40μm的256x256元高速列阵器件。一种读出电路被设计成能在以快速积分模式进行扫描的同时进行凝视,从而以高达800Hz的帧速率进行近全帧积分。一个具有14bit深数字输出的微型指令与控制电路,一块能够把基于非线性自学景像的校正模型也考虑进去的非均匀性校正插件板,这两种电路已与集成的探测器制冷器装置(IDCA)一起研制出来。 在双色/双波段能力方面,AIM公司已研制出一种序贯多色组件以便为用户提供一种可从正反两方面分析光谱选择探测的灵活工具。这种组件基于384×288元的中波红外或者长波红外HgCdTe探测器。一只四个小面上可装滤光片或者细光栅扫描仪板的转轮为光谱的选择提供了方便。AIM公司的可编程MVIP图像处理技术被用以探测器的控制和非均匀性校正。MVIP可为每个滤光片位置单独设置积分时间和非均匀性校正系数以获得相似的性能,从而精确评估红外光谱选择的效果。同时,一种双色探测器焦平面列阵也正在研制之中。

德国AIM公司的第三代焦平面列阵红外探测组件(下)

3双色HgCdTe 图4对双色探测器的特殊优点作了简单的解释。导弹逼近告警(MAW)系统,例如使用中波红外器件的MAW系统,通常会受到由植被或者海洋反射的太阳光引起的大量虚警的困扰,

第三代焦平面列阵红外探测组件与应用

第三代红外探测组件预计将能够提供视频分辨率、更多的像素以及诸如多色或多波段、高帧速和较好的热分辨率之类的先进功能。本文简要介绍德国AIM公司的基于碲镉汞和量子阱红外光电探测器的红外技术的现状以及它们的一些应用。

三色量子阱红外光电探测器焦平面列阵

美国喷气推进实验室最近提出了一种可同时以三个不同红外波段敏感图像的量子阱红外光电探测器(QWIP)焦平面列阵。这种量子阱红外光电探测器焦平面列阵图像敏感器目前正在研制之中,它们将被用来测量图像中的温度分布,其潜在的应用包括科学应用(如,地球和其它行星的遥感)和军事应用(如,根据温度区分目标和其它物体)。

三色量子阱红外光电探测器焦平面列阵

三色量子阱红外光电探测器能使目标识别系统在存在第三种未知参数的情况下准确获取两个目标的温

用于光学跟踪的红外位置传感探测器焦平面列阵

为了将位置传感探测器焦平面列阵用于光学跟踪，必须使列阵具备以下几种特点：元件与元件之间具有均匀的特性，元件之间的间距小，具有用于放大和初始信号处理的紧密集成电路，如果需要的话，还必须能将成千上万个位置传感探测器封装在单个焦平面上。而要满足这些要求，就必须能将上述列阵制备成一种传感器芯片组件（SCA）。

高性能线列阵探测器组件

为了满足人们对高性能红外成像系统的需求,德国AIM公司研制了一系列带有焦平面线列阵、集成探测器制冷器组件(IDCE)以及指令与控制电子部件(CCE)的碲镉汞探测器组件。这些组件的共同特点是,采用具有时间延迟和积分(TDI)功能的焦平面多路传输器,可中途淘汰像元,可通过程序控制每行的增益,具有双向扫描能力,能进行分段以及选择总的增益。集成探测器制冷器组件系列由以下部分组成:用焊丘技术直接焊接在读出集成多路传输器(ROIC)上的单片焦平面列阵或者用多片组合(MCM)技术连接一个或多个读出集成多路传输器的单片红外探测器、热负载达到最佳化的杜瓦、带集成控制电子部件的制冷器以及指令与控制电子部件。 本文概述了这些组件的一般设计并示出了它们的测试结果。

用于校正焦平面列阵组件非均匀性的硬件与软件

德国AEG红外组件GmbH(AIM)公司最近研制成的几种新型二维探测组件,已使其焦平面列阵家族得到了扩大。该公司已推出了大型量子阱和碲镉汞器件,例如,一种 512×640量子阱长波红外组件。这些器件都能提供高的热分辨率,其典型噪声等效温差(NETD)低于25 mK。在这个性能范围内,非均匀性校正(NUC)后的剩余空间噪声往往就是极限噪声源。为了在时间噪声受限制的条件下操作,必须采用比二点校正更高级的校正算法。AIM公司已开发成了一种符合这些要求的自适应迭代校正算法(SAICA)。其基于场景的逼近免除了采用热参考的定标步骤。这种算法是在AIM公司的标准视频图像处理机VIP-ICM80上实施的,运行时所用的最大帧速为50 Hz,图像尺寸为 256像元×256像元。AIM公司的这些新型探测组件的较大图像尺寸和较高帧速,促使其设计出了一种新的视频图像处理板。该处理板还提供了一个微型扫描仪接口,它可以用来提高凝视红外成像组件的几何分辨率。 本文介绍了AIM公司二维探测组件用的非均匀性校正硬件和软件的实施情况以及测得的有关这些器件的校正能力的性能数据。

用于中波/长波/甚长波红外探测的三色量子阱红外光电探测器

在美国陆军研究实验室的支持下,美国佛罗里达大学和美国弹道导弹防御组织等单位的研究人员联合设计了一种适用于中波红外/长波红外/甚长波红外探测的三叠层三色量子阱红外光电探测器。 红外焦平面列阵技术是许多红外应用如外大气层寻的器、天基监视敏感器以及卫星测绘等所必需的。