拼接型短波红外探测器的光谱响应特性

红外探测器的光谱响应一致性影响高光谱成像仪器的动态范围,研究高光谱成像用拼接型短波红外探测器在同一光谱维的响应均匀性对提高高光谱成像性能有重要意义。通过测量相对光谱响应和窄带响应,对响应波段为1.0~2.5μm、规格为2000×256的碲镉汞短波红外探测器光谱响应率进行测量和分析,提出用光谱响应非均匀性定量化分析光谱响应一致性。分析了在80℃和140℃不同的黑体温度下,窄带滤光片的中心波长和半带宽不同时,带外截止深度为OD3时,带外信号对窄带性能测试误差的影响。通过测量探测器模块的光谱响应率,计算拼接的2000×256探测器在1μm、1.9μm和2.5μm处的响应非均匀性分别为6.23%、6.06%和4.07%。光谱响应率的准确测量实现了拼接型短波红外探测器的光谱响应一致性的定量化评价,有利于探测器在高光谱成像中的合理应用。

InGaAs短波红外探测器研究进展

InxGa1-xAs材料属于Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体合金材料,随In组分含量的不同,其光谱响应的截止波长可在0.87～3.5μm范围内变化,并具有高量子效率,加之成熟的MBE和MOVCD材料生长方式,很容易获得大面积高质量的外延材料,InGaAs材料因此成为一种重要的短波红外探测材料。InGaAs探测器可以在室温或近室温下工作,且具有较高的灵敏度和探测率,是小型化、低成本和高可靠性的短波红外探测系统的最佳选择,因此InGaAs短波红外探测器获得了飞速的发展和广泛的应用。同时对国内外InGaAs焦平面探测器发展状况和趋势进行了介绍。

In_(0.53)Ga_(0.47)As雪崩光电二极管单光子探测器的温度特性研究

In_(0.53)Ga_(0.47)As雪崩光电二极管单光子探测器(SPAD)的响应覆盖短波950~1700nm,具有体积小、灵敏度高等特点,在量子通信、激光测距、激光雷达等应用有广泛前景。工作温度是影响In_(0.53)Ga_(0.47)AsSPAD性能的重要因素,温度越高暗计数率越大,导致器件的噪声也越大。研究器件温度特性是实现暗计数抑制的重要途径。建立了数学模型来提取器件光电性能参数,通过分析吸收层、倍增层中载流子对温度的影响,获得最优器件结构参数。最后,制作了光敏面直径达到70μm的In_(0.53)Ga_(0.47)AsSPAD芯片,并进行了封装测试。结果显示,70μmIn_(0.53)Ga_(0.47)AsSPAD在室温下的探测效率为14.2%,暗计数率为88.6kHz,噪声等效功率为3.82×10^(-16)W·Hz^(-1/2),仿真结果与测试结果的拟合曲线一致。

32×32双色红外探测器同步读出电路设计

双色(中短波)同步工作模式的红外探测器,其输出光电流信号为中波信号和中短波混合信号。文中提出了一种电压信号相减的电路结构,可在中波和中短波信号同步积分后,将两个波段的积分电压信号进行相减,得到单独的短波信号,实现信号分离的过程,并对32×32规模的电路进行了仿真验证,电路在仿真中有良好的性能。

短波红外探测器的发展与应用(特邀)

短波红外波段作为"大气透过窗口"之一,探测器工作在该波段能获得目标更多的辐射能量。另外,短波红外对近室温目标的探测成像类似于可见光的反射式成像,一方面拥有中长波红外探测缺少的细节分辨能力,另一方面具有穿透烟雾进行成像等可见光探测不具备的能力。随着短波红外探测器在军事、民用领域的广泛应用,对短波红外探测器的性能、成本提出了更高的要求,InGaAs探测器由于高达约70%~90%的量子效率、室温下约8 000 cm^(2)/(V·s)的高迁移率,以及高灵敏度、高速响应、低成本的应用优势,是目前短波红外探测器的最佳选择。为了进一步扩展波长、提高分辨率、降低成本,发展了基于Ⅱ类超晶格、胶体量子点、硅基材料等新材料和新工艺的短波红外探测器。文中对美国、法国、以色列、中国等国内外短波红外探测器的发展现状进行了归纳整理,对有关短波红外探测器的新材料和新工艺进行了报道,最后探讨分析了短波红外探测器的未来发展趋势。

高稳定度可见/短波红外在轨相对定标监测系统关键技术研究

针对高稳定度遥感器在轨相对定标监测系统关键技术进行研究，阐述了工作原理和关键技术。研制了基于可见/短波红外双波段陷阱结构的高稳定度定标探测器组件，通过选择高灵敏度单元可见和短波红外光电探测器，一方面使探测器组件工作在线性更好、暗电流更低的零偏置光伏电路模式，另一方面使探测器组合成为复合型陷阱光机探测模式，并在模拟前放电路和数据采集环节进行了关键参数设计，完成了星载定标辐射源输出辐射的高稳定度相对定标监测系统设计。通过实验室内积分球以及国家计量技术机构提供的标准灯的辐射测试结果表明，系统获取的码值相对标准方差达到0.030％～0.046％（可见通道）和0.040％～0.059％（短波红外通道），实现了相对定标系统的高稳定度监测，为未来遥感器在轨相对定标提供一种优良的解决方案。

InP/InGaAs探测器对伪装目标成像研究

高性能InP/InGaAs宽光谱探测器将前截止波长延伸到0.9mm之前,实现可见/短波双波段探测,大大丰富了探测目标的信息量,提高对目标的识别率。本文采用InP/InGaAs宽光谱探测器相机,通过设置一系列伪装实验,对比不同伪装目标的可见光波图像与短波红外图像的差异,重点探究短波红外对伪装目标的识别特性。通过实验结果发现:短波红外对一定厚度塑料、硅胶、皮肤具有穿透性;颜料、染料等同色不同材质的物体对短波红外具有选择性吸收,基于以上特性,短波红外体现了较好的伪装识别效果。在成像对比实验的基础上,进一步选择伪装效果对可见光和短波红外具有明显差异的实验样品,分别测量了它们对短波红外和可见光的反射率等参数,以深入地分析和理解短波红外识别伪装的机理。

短波红外白天测星技术研究

当传统的天文导航系统应用于大气层内的载体时,在白天条件下极易受到强天空背景辐射影响而饱和,失去星体探测能力,严重影响了天文导航系统全天时导航能力。指出白天测星的本质是要解决测星灵敏度与动态范围之间的矛盾。引用国外在短波红外白天测星技术上的研究结论,结合目前技术发展水平提出采用较为合适的短波红外探测器。分析了短波红外白天测星技术需要解决的几个关键问题,给出了短波红外白天测星技术应用现状及发展方向。