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。

分焦平面偏振图像传感器信噪比标定

为了标定分焦平面偏振图像传感器的信噪比,设计了分焦平面偏振图像传感器各通道信噪比标定实验。对分焦平面偏振图像传感器信噪比参数对偏振角度测量结果的影响程度、信噪比标定原理、标定实验流程等进行了研究。根据分焦平面偏振传感器的结构和数字图像传感器的数学模型得到信噪比的标定原理。在不同信噪比、不同入射角度线偏振光情况下,对偏振角度测量结果进行了仿真。然后,根据标定原理设计标定实验的装置结构和实验流程。最后,进行实际标定并对实验数据进行了分析。信噪比-偏振角度测量精度仿真结果表明:分焦平面偏振图像传感器的信噪比越大,偏振角度测量精度越高,且入射偏振光角度也会影响测量精度。分焦平面偏振图像传感器各通道信噪比参数的实际测试结果表明:标定值与指标值相差不超过0.55 dB。实验结果证明,该方法是准确有效的,能够较好地完成分焦平面偏振图像传感器各通道信噪比的标定任务。

红外动态景像仿真中探测器效应的研究

本文结合中国科学院知识创新课题──“红外凝视成像系统分析、测试模型研究”，着重分析了焦平面探测器对红外仿真图像造成的影响，建立了相应的数学模型．分别对探测器的时空采样、非均匀性和各种噪声影响进行了详细的讨论．大大提高了红外仿真图像的真实性和可靠性，现已很好地服务于后续信号处理与评价系统．

CMOS星敏感器焦平面装配及标定

针对高精度CMOS星敏感器的使用要求,本文对焦平面装配的误差进行了理论分析,搭建了CMOS星敏感器装配及标定测试系统,利用长焦距平行光管像面移动测量方法进行了星敏感器轴上和轴外的星点成像,获取了焦平面离焦量及倾斜数据。在这些数据指导下,成功完成了对某焦距50mm,相对孔径1/1.25,全视场20°的CMOS星敏感器的焦平面装配,轴上点离焦小于0.01mm,倾斜小于2′。对装配后的星敏感器在高精度气浮转台上进行了主距测试和畸变标定,标定计算得到主距为49.77mm,精度0.0072mm。利用三阶多项式拟合的方法对系统畸变进行了修正,修正后的残余畸变对单个星点测量的精度影响可减小到6.6″左右,满足高精度星敏感器的使用要求。

线阵CCD图象传感器的焦平面光学拼接

光学拼接法可将若干个线阵CCD图像传感器首尾相接拼成一个象元数目很大的CCD探测部件。本文介绍一种立方棱镜分光、机械微调的光学拼接方法的原理,拼接要求,设计特点,以及拼接的结果。

推扫式航空遥感器像面调焦机构设计

为了提高航空遥感器的地面分辨率,改善图像清晰度,本文分析了遥感器离焦原因,根据推扫式航空遥感器光学系统的特点和结构形式,设计了一种使用凸轮和直线导轨的调焦机构来补偿CCD感光面的离焦量。设计中采用偏心的内、外曲线凸轮,以保证CCD探测器的位置稳定性。对机构的误差分析和精度实验表明:该调焦机构的误差不大于遥感器的半焦深0.04 mm,满足使用要求。提出的像面调焦方法适用于装机空间小,焦距较短的遥感器。

应用于弹丸跟踪测量的红外器件工作波段选择

目的 探讨利用红外焦平面热像仪对常规快速弹丸目标进行跟踪与测量 ,以提高对弹丸目标的跟踪测量能力 .方法 对靶场试验中常用弹丸目标的光谱辐射特性、背景辐射特性以及大气透过率进行了综合理论分析 ,并在理论分析的基础上结合试验结果进行分析 .结果 对工作波段 3μm～ 5μm,8μm～ 1 2μm的红外焦平面热像仪以及可见光电视的探测能力进行了比较 .结论 响应工作波段为 3μm～

多片面阵CCD图像传感器焦平面光学拼接技术

本文主要论述多片面阵CCD图像传感器焦平面光学拼接原理、结构设计及拼接精度,并给出了一个四片成2×2方阵的面阵CCD拼接样机结果。总像元数达1.42×10~6个,搭接精度1.5μm,共面精度5μm。拼接可大幅度地提高光电接收器的总像元数,并在实际工程中应用。

MCT1024红外焦平面阵列成像传感器

文章介绍了一种成像传感器 ,该传感器采用国产 1 0 2 4元线列 MCT焦平面列阵 ,自行研制的三反射透射式光学系统和一维等角度扫描方式 ,扫描效率超过 88% ,扫描半周期为 5 s,每帧像素为 1 0 2 4× 1 60 0 ,该系统在野外获得了较为理想的红外图像。

线阵CCD遥感侦察系统中CCD焦平面的光学拼接

本文阐述了CCD图象传感器的焦平面光学拼接的原理、拼接的技术要求以及几种拼接方案的选择,介绍了本拼接方案的特点、检测、装调方法和拼接结果,完成了两片TCD106C线阵CCD传感器的光学拼接。

利用红外焦平面器件对常规弹丸的跟踪测量研究

文中探讨了利用红外跟踪测量技术对常规快速弹丸目标的跟踪与测量。对靶场试验中常用弹丸目标的光谱辐射特性、背景辐射特性以及大气透过率进行了综合分析 ,结合试验结果 ,指出响应工作波段为 3～ 5 μm的红外器件最适于作该类目标的成像探测器。在此基础上计算了利用3～ 5 μm红外焦平面探测器对 12 2mm火箭弹进行探测的作用距离 ,以及红外两站交汇测量系统对12 2mm火箭弹的交汇测量精度。

一种基于多模型高斯逆Wishart PHD滤波器的空间邻近目标跟踪方法

将空间邻近目标(Closely Spaced Objects,CSOs)整体建模为扩展目标(Extended Target,ET),用随机矢量和随机矩阵分别描述CSOs质心运动和扩散状态,并采用高斯逆Wishart(Gaussian inverse Wishart,GIW)概率假设密度(Probability Hypothesis Density,PHD)滤波器实现杂波和漏检条件下CSOs的稳定跟踪.修正了原GIW-PHD滤波器量测模型和形状估计的缺陷,给出新的递推表达式,并在此基础上提出一种多(形变)模型GIW-PHD滤波器,以适应CSOs分裂和融合引起的形状变化.仿真结果表明,所提算法能够有效跟踪CSOs,状态估计比原GIW-PHD更加准确,对CSOs的变化更加敏感.

InGaAs纳米线雪崩焦平面探测器发展研究

基于InGaAs纳米线的光电探测器,由于其优异的性能而受到广泛的关注和研究。综述了InGaAs纳米线光电探测器的探测机理、材料结构、器件性能和当前的研究现状。讨论了InGaAs纳米线雪崩焦平面探测器结构设计、纳米线材料精密生长、纳米线材料的界面与缺陷控制、纳米线雪崩焦平面器件制备工艺等关键技术。对发展高光子探测效率、低噪声、高增益InGaAs纳米线雪崩焦平面探测器的前景进行了展望。

紧凑型多光谱空间光学遥感器焦平面的设计与拼接

为实现高分辨率、多光谱、宽覆盖的遥感测量,对空间光学遥感器由3片TDI CCD组成的焦面组件进行了设计,并提出了一种新的拼接方法。根据空间光学遥感器采用的多光谱TDI CCD外形尺寸较大、几乎占满整个结构设计空间的特点,对其焦平面进行了紧凑型的机械交错拼接设计;根据紧凑型多光谱焦平面的特点,结合图像处理技术进行了拼接,对由CCD拼接仪产生的图像进行了放大和处理,以尽量消除因人眼视觉误差对拼接精度产生的影响,提高拼接精度;最后进行了拼接验证。结果表明,该方法拼接出的焦面各片CCD之间的搭接误差<3μm,两排CCD的平行度误差<3μm,共面性误差<5μm,满足空间光学遥感器的成像要求。

光学遥感器焦面组件光机设计探讨

遥感仪器的技术指标在很大程度上受光学遥感器焦面组件光机设计方案的影响。通过在实际中的设计应用,提出一种面向探测器属性的光机设计思路。该设计首先确定主要设计输入,并依此将探测器视为光学件、结构件、电子学件或者热控件,设计次级光机结构模块来满足相关要求,然后在此基础上展开成整个焦面光机设计方案。随后依据该思路,针对四种情况给出了实际样例并加以解析,指出四种方案的优缺点。该设计思路使得设计流程清晰化,可以为其他光学遥感器的焦面设计提供参考。

遥感器焦面电路热设计改进的模拟试验

焦面电路是空间光学遥感器重要发热源,需要通过合理的热设计将热量及时导走,维持电子元器件温度不致过高。某空间光学遥感器焦面电路大量采用高功耗电子元器件,采取传统方法对该焦面电路进行了热设计;建立了模拟试验系统对该热设计进行验证,在模拟试验过程中发现了该热设计的不足之处;提出了改进措施,即:建立从发热器件到电路盒壳体之间直接导热路径,并再次进行了试验。试验结果表明改进后测点温度有大幅度降低,从而验证了改进措施的有效性。

面阵三视场微型静态红外地球敏感器设计与应用

红外地球敏感器作为检测地球矢量方位角的一种光学敏感器,是卫星实现姿态测量和控制的重要仪器.针对低轨道卫星(300~1600 km)应用需求,设计了一种面阵三视场静态红外地球敏感器,使用3个面阵红外探测器实现对三段地球红外辐射圈的位置测量,采用单片机80C32+FPGA的低成本、低功耗、小型化的设计方案,通过计算地球边缘的空间向量获得地心矢量.实验结果表明,姿态角随机误差标准差小于0.06°.

焦面二维精密调整机构研究

针对大口径、长焦距的高分辨力空间光学遥感器对调焦和调偏流的要求,本文基于高刚度、高强度滚珠花键结构和高精度滚珠丝杠结构,提出了一种焦面二维精密调整机构,能够实现调焦和调偏流目的。焦面二维精密调整机构结构紧凑,占用空间小,质量轻,并具有足够的强度、刚度、良好的自锁性能及抗冷焊性能。机构的质量为5.5 kg,调焦范围为±2 mm,调焦分辨力为0.17μm,调偏流范围为±5°,调偏流分辨力优于0.000 2″,对机构进行精度检测,各项参数均满足指标要求,适合在大口径、长焦距的高分辨力空间光学遥感器空间光学遥感器中使用。

新技术在CCD成像系统中的应用

主要介绍国外近几年在CCD成像系统中应用的一些新技术,由于这些新技术的应用,使 CCD成像系统的性能有了很大的提高,对我国CCD成像系统的研究会有一定的作用。

一种基于FPGA的等效焦平面电路的设计

为实现对某型号卫星红外遥感器内部信号处理电路的测试,提出一种基于FPGA的等效焦平面电路的设计。系统以FPGA为控制核心,通过USB3.0接口接收上位机发送的模拟红外图像数据并对其进行存储。根据上位机指令以及探测驱动信号产生指定图像的8路探测器拟合信号给信号处理电路,同时将指定图像数据通过Cameralink接口上传并显示。对比源图像和处理后的图像,结果表明所设计的等效焦平面电路能够模拟红外探测器的输出信号,为信号处理电路提供可靠信号源,对保证红外遥感器的性能具有重要意义。