线阵碲镉汞探测器对纳秒脉冲激光的反常响应规律及机理

利用纳秒激光辐照PV型线阵HgCdTe探测器的局部光敏元,获得了该类器件损伤前被辐照和未被辐照像元输出信号随激光能量密度变化的全部响应规律,指出基底信号二阶段响应和光信号六阶段响应的规律特点,同时给出不同响应阶段激光能量密度阈值范围;发现了基底信号整体跃变的零压输出、光响应信号输出凹陷-回升-凸起等反常响应现象;并从探测器读出电路和热生电动势的角度揭示了反常响应现象的产生机理,希望能加强对阵列型HgCdTe探测器光响应特性的深刻认识,为该类器件的技术创新提供启示。     

一种基于BCD工艺的高速低功耗电平位移电路

提出了一种基于0.25 μm BCD工艺、适用于高压降压型DC-DC转换器的新型电平位移电路.该电路使用了耐压60 V的高压DMOS器件(HVNMOS、HVPMOS)、耐压5V的低压CMOS器件(LVNMOS、LVPMOS),以及耐压5V的三极管器件(BJT).分析了降压型DC-DC转换器对电平位移电路的特殊要求;基于对两种常见电平位移电路的分析,提出了一种新型的电平位移电路.电路仿真结果显示,与之前的电路相比,新型电路结构具有响应快速、功耗低、输出电平精确、可靠性高等优点.     

半导体激光器线阵的瞬态热特性研究

针对半导体激光器线阵,建立了二维的热传导模型,模拟计算得到了半导体激光器线阵的二维瞬态温度分布.分析表明器件温度随时间的变化过程可分为三个阶段:在加电后几十微秒的时间内,发光单元之间未出现热交叠,不同填充比的线阵器件的温度基本一致;在几十微秒到几十或几百毫秒之间,大填充比结构线阵的发光单元之间先发生了热交叠,温度上升较快;微通道制冷的器件在几十毫秒之后温度达到稳定,平板热传导热沉封装的器件在几百毫秒之后温度才达到稳定.热传导热沉封装时,在相同的注入电流密度下,高填充比器件的发光单元之间出现温差更快.     

线阵CCD检测技术中二值化方法的研究

介绍了线阵CCD器件的工作过程及输出信号的特点，针对CCD器件输出信号的二值化问题。讨论了几种不同的输出信号处理方法。选择了合适的信号二值化处理方法，设计出了浮动阈值法的应用电路，而且给出了采用这种电路后，输入输出信号的测试结果，验证了这种方法的正确性。     

线阵碲镉汞探测器致损单元反常响应机理研究

用1064 nm皮秒脉冲激光辐照PV型线阵HgCdTe探测器,随着激光能量的增大,探测单元出现了不同程度的损伤,发现了致损单元的反常响应现象,致损单元响区蓝移,对波长为1064 nm的光响应灵敏度明显增强.结果表明:受损单元p型碲镉汞层出现汞析出现象后,受损光敏元碲镉汞材料组分和载流子浓度发生变化,pn结耗尽层宽度的变化导致pn结等效电阻变化,这是导致芯片损伤单元出现反常响应的主要因素.研究发现受损光敏元随着碲镉汞材料组分增大,碲镉汞材料能带禁带宽度增大,使探测器响区出现蓝移现象,这是损伤单元对波长为1064 nm激光响应更加灵敏的主要原因.     

DL44型硅CCD2500元线阵图象传感器的设计考虑

本文描述了DL44型CCD2500元线阵图象传感器的设计考虑、性能参数及其实验结果。本器件的设计有以下几个主要特点:(1)新型的光敏元结构;(2)四个CCD移位寄存器;(3)奇偶光敏元的图象信号实行独立输出;(4)片内设计有采样和保持电路;(5)片内设计有产生暗信号参考电平和白信号电平以及扫描终止波形的电路。此外文中还介绍了器件驱动波形以及改进型驱动电路的设计。最后介绍奇偶图象信号的片外合拢技术。     

延迟优化的统一可编程互连电路设计和实现

本文设计了一种对可编程逻辑单元CLB和可编程输出单元IOB均具有统一结构的可编程互连电路。通过偏移互连线和回线技术,使得同种可编程互连线的负载分布均匀,保证了可编程逻辑器件FPGA芯片中信号传输的可预测性和规整性;同时,设计过程中对编程点和驱动器电路进行专门的优化设计,减少了5%延时。运用该互连电路到实例FPGA芯片--FDP芯片中,流片后实测数据表明：该可编程互连电路中各种互连线功能正确,可以正确地完成各种信号的互连,整个芯片的延迟统一而且可预测。     

线阵CCD航空遥感模拟器的研究

为克服线阵CCD航空遥感器研制周期较长、无法进行前期系统联调工作的困难,设计了一种基于VC界面与现场可编程器件FPGA的线阵CCD航空遥感模拟器.整个系统通过VC仿真界面作为人机操作平台,完成指令、信息的交互;以FPGA作为模拟线阵CCD相机的核心器件,根据相应的指令和行同步信号、帧同步信号,按照线阵CCD相机的输出时...     

基于线阵CCD的尺寸测量装置数据采集系统设计

电荷耦合器件(CCD)作为一种新型的光电器件被广泛地应用于非接触测量物体尺寸。CCD通过必要的光学系统和适合的驱动电路完成光电转换,将物体在空间域分布的光学图像转换成一列按时间域分布的电脉冲信号。以线阵CCD图像传感器TCD1251UD为例,设计了视频信号预处理电路,并采用可编程逻辑器件FPGA实现积分时间和频率同时可调的CCD驱动程序,完成了对CCD输出信号的数据采集。实验结果证明时序脉冲能够驱动CCD完成光电转换功能,数据采集电路能够采集到需要的信号数据。     

基于FPGA的线阵型CCD驱动电路设计

CCD驱动电路的设计是实现CCD各种设计功能的关键性因素,只有对其驱动信号设计的严格把关,才会进一步保证CCD器件后续工作的开展。分析线阵CCD器件TCD1703C的驱动时序要求,采用QuartusⅡ软件,选用Verilog HDL语言设计了各路驱动时序信号。将程序设计下载到FPGA器件中,通过逻辑分析仪对输出信号进行了波形监测,验证了线阵CCD的驱动时序设计的可行性。将产生的驱动时序信号接入CCD器件,不同光照入射的条件下,CCD在驱动信号的驱动下,正常工作并输出了相应的视频信号。     

基于逐元暗电流抑制的红外探测器读出电路研究

在航天应用领域,大部分中长波红外探测器都工作在高背景下.由于线列碲镉汞(HgCdTe)红外探测器本身的暗电流较大且各像元的暗电流具有很大的非均匀性,采用常规读出电路方案时的输出信号动态范围过小,甚至部分像元的信号电压也无法读出.采用将电压 电流转换和电流存储单元相结合的方法,设计了一种具有逐元背景抑制功能的中波红外探测器线列读出电路.该方法不仅可以抑制不同像元的暗电流,而且还可以有效提高电路的信噪比,并可增大输出信号的动态范围.电路测试结果表明,在90 K低温下,电路输出摆幅为2V,输出电压的非均匀性下降了70％,因此该研究对中长波红外探测器的工程化设计具有重要的指导意义.     

线阵碲镉汞探测器致损单元反常响应机理研究

分别对p-i-n和n-i-p两种结构的硅基光电探测器的背面离子注入层进行激光退火处理,辐照功率分别为0.5、1、1.25和1.5J/cm~2。根据激光退火激活载流子模式计算了载流子激活率,获得了载流子浓度和接触电阻的变化量。通过对比器件的电学和光学性能,发现采用1.5J/cm~2的激光,离子注入方式得到的硼离子和磷离子的激活率达到75.0%和92.6%,使得p-i-n和n-i-p结构器件的背接触电阻分别从未退火的22.3Ω和15.89Ω降低至7.32Ω和7.63Ω,显著改善了硅基光电探测器的正向特性。在100mV反向偏压下激光退火至少降低了10%的暗电流,并增强p-i-n结构峰值处约1%的光谱响应和n-i-p结构峰值处约5%的光谱响应。 更多还原     

中波高重频激光干扰非线性响应现象试验研究

针对中波探测器被中波高重频激光干扰时出现的非线性问题,设计了中波高重频激光器干扰制冷型中波HgCdTe焦平面探测器的干扰试验,分析了干扰出现的非线性响应输出现象,并得到了中波HgCdTe焦平面探测器干扰出现非线性响应时的阈值。     

纳秒激光辐照下HgCdTe光伏探测器的瞬态响应特性退化

为研究光伏探测器瞬态响应特性在短脉冲激光作用下的变化规律,以一种室温下零偏压工作的HgCdTe光电二极管为实验对象,测量了该器件对脉冲宽度约16 ns的不同强度响应波段内激光的响应信号波形。在探测器的对数线性响应区内,随着入射激光能量密度从约7.2 nJ/cm2增大到75 J/cm2,响应波形的宽度逐渐增大,半高宽约由55 ns增大到235 ns,底宽约由170 ns增大到380 ns。脉冲响应波形的展宽意味着器件的瞬态响应特性发生了退化。通过分析强注入条件下光电二极管准中性区光生载流子扩散过程,以及结电场与结电容变化对过剩载流子输运过程的影响,对上述光伏探测器瞬态响应特性退化的特征进行了机理解释。     

红外光谱仪中微弱信号检测电路的低噪声设计

被动式傅里叶变换红外光谱(FTIR)遥感技术越来越多的应用在开放环境中探测目标化合物和气相鉴定,该文设计了基于HgCdTe光电导型红外探测器的红外信号检测电路,该电路在红外遥感系统中用作信号调理,具有高信噪比、高灵敏度的工作特性。根据探测器接收干涉光后输出的微弱电信号来设计微分电路和二级放大电路,运用标准的电路理论为检测电路建立等效噪声模型,通过叠加法计算出电路输出端总的电压噪声和信噪比,最后从工程设计角度提出了抑制噪声的方法。实验结果表明,检测电路在室温,一个标准大气压下能稳定的输出大气干涉红外光转换成的电信号,可实现对大气的红外遥测。     

非均匀性校正的长波光导探测器读出电路设计

在航天遥感领域,波长在10m以上的长波探测器仍以HgCdTe光导型探测器为主,在红外探测成像方面发挥着重要作用。非均匀性是目前长波光导探测器突出的问题之一,设计了一种数模混合的非均匀性校正的长波光导探测器读出电路。该电路不仅可以有效地解决线列长波光导探测器电阻非均匀性问题,还可以增大ROIC输出信号的动态范围,几乎不增加读出电路功耗。经过仿真测试表明:非均匀性问题有了明显的改善,能够使其非均匀性降为0.5%以内,在常温和低温下都能正常工作。该校正电路不仅能解决当前工程中的关键问题,还对今后高性能大面阵长波光导探测器读出电路的设计具有重要的指导意义。     

一种用于激光告警的PIN面阵探测系统设计

针对激光告警技术中面阵成像探测方式容易产生漏警、虚警以及信号处理难度大的问题,提出了一种基于触发器阵列锁存的PIN面阵探测系统设计方案。该系统以触发器为基本单元,同时在PIN面阵探测电路的输出端设计了信号锁存阵列,可将来自PIN面阵探测器所有通道的输出信号同步锁存,并设计了读取电路将锁存阵列中的面阵数据以串行数据的形式输出。采用FPGA搭建了阵列规模为8×8、角度分辨率为6°的信号锁存阵列和读取电路进行了试验验证,结果表明该方案可以实现高分辨率激光告警功能。     

12.5 μm长线列碲镉汞焦平面杜瓦组件

256×2碲镉汞焦平面模块由2个256×1元芯片和2个光伏信号硅读出电路模块平行对称组成,并分别与2个不同波段的微型滤光片以架桥式结构直接耦合后封装在全金属微型杜瓦内,形成了长波256×2长线列碲镉汞红外探测器件组件。基本解决了256×2焦平面杜瓦组件的关键技术,即高精度的组装技术、器件在冷平台上的热失配设计技术和高可靠性封装技术。对抑制杂散光、降低背景辐射、提高组件的可靠性等方面采取了一系列措施,使研制的碲镉汞焦平面器件获得了良好的性能,并进行了一系列空间适应性实验,实验前后的组件性能未发生明显变化,满足工程化应用的要求。     

宽波段低虚警率激光告警电路研究

为满足复杂电磁环境下的使用要求,克服强背景光干扰造成的高虚警率,设计了一种具有较强的抗电磁干扰能力和低虚警率的激光告警电路。分析了现有各种激光探测技术的特点和不足,有针对性的采用了模拟电路和数字电路相结合的方式,在模拟电路部分实现了探测激光波段的改进,在数字电路部分实现了虚警率的降低。范围采用灵敏度高、响应带宽宽的光电探测器作为来袭激光接收装置,可探测探测器响应频带内不同波段的来袭激光信号。基于可编程逻辑控制器件(CPLD)的逻辑驱动控制电路能按程序给定的规则判别来袭激光信号的脉冲宽度,排除干扰光信号造成的误判,降低虚警率。测试结果表明,该电路的放大电路增益G=30,信噪比为20dB,探测距离≤5km,探测波长范围为850～1 700nm,虚警率≤5%。