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。     

中波凝视红外焦平面探测器性能参数的提取

320×320中波凝视红外焦平面碲镉汞探测器是红外相机的关键部件。红外焦平面性能参数的测试评价是红外探测器发展中的关键技术之一。针对这一情况进行探测器特性评价,定量化获取其性能参数的精确值显得尤为重要,如探测器的暗电流、响应线性度和非均匀性等。详细叙述了各个性能参数测试的方法,通过处理标准实验条件下得到的实验数据算出探测器各个参数的精确值。     

波长范围为1～3μm的红外探测器相对光谱响应特性的测量

主要介绍了波长范围为1～3μm的红外探测器相对光谱测量。通过对7、8谱段(被测探测器的名称)的红外探测器的测试，详细介绍了短波器件相对光谱响应特性的测量方法和G因子的计算方法。     

红外小光点扫描测试系统

介绍了中波和长波“红外小光点扫描测试系统”。该系统由红外聚焦光学子系统，六维精密扫描工件台及数据采集子系统构成。可用于红外焦平面器件重要性能参数如串音、响应均匀性、转移效率的测量，也可用于单元红外探测器有效响应面积和响应均匀性等参数的测量。     

一种全新的光谱响应测量与计算方法

利用黑体辐射的光谱分布公式－－普朗克公式，给出了一套用黑体测量红外探测器光谱响应的方程，这是一种全新的光谱响应测量与计算方法，可用于对红外探测器件近似测量。     

混成式热释电非制冷红外焦平面探测器研究

热释电非制冷红外焦平面探测器在军民领域具有广阔的应用前景.为了实现探测器的国内工程化研制,采用混成式技术,成功研制了基于锆钛酸铅(PZT)铁电陶瓷材料,像元尺寸为35 μm×35μm,列阵规模为320×240元的非制冷红外焦平面探测器.通过自主设计,研发的非制冷焦平面测试平台,得到了此器件的基本性能参数平均电压响应率1.1×105V/W,平均探测率5.6×107cm·Hz1/2·W-1,并实现了该探测器热成像.结合实际的研究工作,较为系统地介绍和讨论了热释电非制冷红外焦平面研制过程中各项关键技术.在器件光电响应测试数据分析的基础上,进一步提出下一阶段研究工作的重点和器件性能优化的方向.     

红外焦平面探测器非线性度拟合参数分析

从理论上分析了光子型红外焦平面探测器各输入输出参数之间的线性关系。对典型320×256长波红外焦平面探测器在不同拟合参数下的非线性度进行了测试,并与理论计算结果进行了比较。结果表明采用输出信号电压与波段光子数或黑体波段辐照功率进行拟合,可以使理论上带来的非线性度减至最小,能够更为准确地评价红外焦平面探测器的非线性度。     

非制冷红外焦平面探测器研究进展与趋势

描述了国外高光谱红外焦平面探测器组件的发展状况和工程应用情况,并介绍了国内高光谱红外焦平面探测器组件的研究进展。通过分析高光谱红外焦平面探测器的性能特点,提出了高光谱红外焦平面探测器方面的研究重点。     

红外光子探测器与热探测器性能分析

根据红外探测器最基本的物理机理和器件模型,对红外光子探测器和热探测器在不同工作温度、不同波长的探测率性能进行了理论计算;并对两类物理机理不同的红外探测器的探测率、工作温度和响应波长进行比较,阐述了各自探测器具有优势的应用领域.     

用PL谱评测多量子阱红外探测器外延材料

对GaAs/AlGaAs多量子阱红外探测器外延材料进行了光致荧光谱(PL)测量,结合理论计算,由材料吸收峰位置得到势垒高度以及势阱基态位置,并由此推算出相应的红外探测响应波长。推算结果与器件光电流实验值的对比表明,由光致荧光谱(PL)测量结果计算得到的响应波长与实际器件的响应波长有良好的一致性。     

用光声光谱法测量紫外光探测器的光谱响应

为了解决紫外光探测器的光谱响应难以准确测量的问题,采用光声光谱的方法,以自制的高灵敏度光声探测器为标准探测器,建立了一套紫外光探测器的光谱响应测量系统,分别进行了理论分析和实验论证,取得了两种紫外光探测器的光谱响应的数据。实验结果表明,该测量系统结构简单、工作可靠、重复性好,在250nm~450nm范围内,能较准确地测量紫外光探测器的光谱响应曲线。这一结果对解决紫外光探测器的光谱响应难以准确测量的问题是有帮助的;该系统也适用于可见光探测器的光谱响应的测量和固体样品的光声光谱分析。     

太赫兹探测器相对光谱响应校准技术

随着太赫兹探测技术的发展，精确测量太赫兹探测器的光谱响应变得越来越重要。分析了太赫兹探测器相对光谱响应的测量原理，搭建了一套太赫兹探测器相对光谱响应测量系统,对系统测量不确定度来源进行分析，选用太赫兹探测器对测量系统不确定度进行验证。通过分析实验数据可知，在1~10 THz范围内，系统的扩展不确定度为9.2%，可以满足目前太赫兹探测器相对光谱响应测量的需求。     

碲镉汞红外探测器量子效率计算研究

首先分析了量子效率计算的相关方法,然后分析红外碲镉汞探测器测试过程。对器件进行电学性能测试及光谱响应测试基础上,利用测试方法和测试数据计算出探测器产生的电子数。再将实际电子数与理论分析的光子数相比,计算出探测器对不同红外波段量子效率,最高可达66 %,达到了国外同类型器件响应的量子效率指标。本文的研究为评价碲镉汞探测器的光电转换性能提供了一种有效的方法。     

用MATLAB和样条函数拟合红外探测器相对光谱响应曲线

以长波HgCdTe和中波InSb红外探测器相对光谱响应的测试数据为例，介绍了用MATLAB提供的样条函数例如三次样条函数、B样条函数拟合相对光谱响应曲线的方法。这种方法具有实现容易、使用快捷、精度较高等特点。给出了MAT—LAB程序。该方法也可以用于红外系统其他参数类似测试数据的拟合及插值计算。     

Detailed study of above bandgap optical absorption in HgCdTe

HgCdTe remains the material of choice for high-performance infrared (IR) detectors due to its tunable direct bandgap energy corresponding to the IR spectral region, and the advancement of HgCdTe materials growth and processing technologies. Accurate knowledge of the HgCdTe optical absorption coefficient is important for IR detector design, layer screening, and device analysis. The spectral response for IR detectors is dependent on optical absorption above the bandgap energy, where much of the study of absorption coefficient in HgCdTe has focused on the bandtail region. In this work, the optical absorption coefficient was studied by theoretical bandstructure calculations and experimental measurements on HgCdTe layers using techniques of IR spectroscopic ellipsometry and IR transmission. The theoretical and experimental results suggest that the absorption coefficient between 600 cm⁻¹ and 5,000 cm⁻¹ is related to energy relative to bandgap with a fractional exponent between 0.6 and 1, rather than the previously used expressions relating to a parabolic or hyperbolic bandstructure. The fitting parameters for Hg_1-xCd_xTe with x=0.22–0.60 are presented to develop a model for the optical absorption coefficient spectra. The calculated detector spectral response using the new and previously reported absorption coefficient models suggests that next generation IR detectors employing multilayer structures with graded compositional profiles will likely benefit from this new model.     

利用单光子探测器测量多光子响应时间

通过研究单光子探测器对微弱激光脉冲的暂态响 应特性,利用不同光子数的响应时间实现光 子数的分辨测量。理论上分析了光子数响应时间与微弱光脉冲探测时间的对应关系。实验上 通过测量不同光强下单光子探测器的暂态响应,测量到1550nm波段单光子、 双光子和三光子的响应时间分别为10.73±0.17、8.75±0.32和5.98±0.77ns。实现精确区分微弱光场中的光子数。分析了单光子探测器光子数统计涨落引起的 微弱激光脉冲的探测时间变化对光子数响应时间测量的影响。     

Sensitivity of photon-counting based K-edge imaging in X-ray computed tomography

The feasibility of K-edge imaging using energy-resolved, photon-counting transmission measurements in X-ray computed tomography (CT) has been demonstrated by simulations and experiments. The method is based on probing the discontinuities of the attenuation coefficient of heavy elements above and below the K-edge energy by using energy-sensitive, photon counting X-ray detectors. In this paper, we investigate the dependence of the sensitivity of K-edge imaging on the atomic number Z of the contrast material, on the object diameter D , on the spectral response of the X-ray detector and on the X-ray tube voltage. We assume a photon-counting detector equipped with six adjustable energy thresholds. Physical effects leading to a degradation of the energy resolution of the detector are taken into account using the concept of a spectral response function R(E,U) for which we assume four different models. As a validation of our analytical considerations and in order to investigate the influence of elliptically shaped phantoms, we provide CT simulations of an anthropomorphic Forbild-Abdomen phantom containing a gold-contrast agent. The dependence on the values of the energy thresholds is taken into account by optimizing the achievable signal-to-noise ratios (SNR) with respect to the threshold values. We find that for a given X-ray spectrum and object size the SNR in the heavy element's basis material image peaks for a certain atomic number Z. The dependence of the SNR in the high- Z basis-material image on the object diameter is the natural, exponential decrease with particularly deteriorating effects in the case where the attenuation from the object itself causes a total signal loss below the K-edge. The influence of the energy-response of the detector is very important. We observed that the optimal SNR values obtained with an ideal detector and with a CdTe pixel detector whose response, showing significant tailing, has been determined at a synchrotron differ by factors of about two to three. The potentially very important impact of scattered X-ray radiation and pulse pile-up occurring at high photon rates on the sensitivity of the technique is qualitatively discussed.     

量子点单光子探测器的研究进展

量子点单光子探测器具有可保持测试信号完整性、理论量子效率高、工作电压低等优点,同时具有室温单光子探测的潜力,最近得到了广泛的研究。文章介绍了基于三种不同形式量子点的单光子探测器,讨论了它们的工作原理,对比了各自的性能和参数,总结了各种器件的特点,说明了自组织量子点单光子探测的优越性能。     

一种二维近红外枕形Si基位置敏感探测器研制

建立一种新的Si基位置敏感探测器（PSD）光生电流理论模型，导出了PSD的光生电流、光谱灵敏度的表达式；研究了PSD光敏面各层厚度和SiO2薄膜厚度对PSD波长响应灵敏度的影响，认为p层的厚度主要影响PSD在短波段的响应度，而耗尽层对PSD的中长波响应有着很大的影响；设计并制造了二维近红外枕形PSD，对其进行实际测试，其光谱响应峰值波长为920nm，灵敏度达到0．626A／W。     

硅陷阱探测器在325～980nm波段的绝对光谱响应率和量子效率测定

为获得硅陷阱光电探测器在325～980 nm区间的绝 对光谱响应率和量子效率,采用低温辐射计对这一波段内的11个波长点处的 绝对光谱响应率 进 行了测量,其不确定度优于0.05%;利用Geist的经典量子效率模 型对硅 陷阱探测器的内量子效率进行了模拟,并与实验得出的内量子效率进行了比较 。 结果显示:在325～980nm 波段的中间部分,理论计算与实验测 得值 相对偏差小于0.03%。