偏压控制多光谱红外光电探测器和成像器

本发明提供一种用于探测两个或多个不同波段红外辐射的多光谱光电探测器。该光电探测器包括一个能在两个或多个相关红外辐射波段共振的衍射光学共振腔。通过以两个或多个分立偏压探测红外辐射并产生该光电探测器在各偏压下的光谱响应曲线，其对各个红外辐射波段的响应便可以计算出来。     

国外专利介绍

多光谱红外超像元光电探测器和成像器美国专利US7135698 (2006年11月14日授权)本发明提供一种可探测四个以上不同红外波段的多光谱超像元光电探测器．该超像元光电探测器包括两个或多个亚像元光电探测器,每个亚像元光电探测器包括一个能在两个或多个相关红外波段共振的衍射共     

多光谱红外超像元光电探测器

美国专利US2004/0108564 (2004年6月10日公布) 在军事应用中,多光谱光电探测器可以用来探测经过伪装的目标和区分不同类型的目标。 本发明提供一种用于探测四个以上不同波段红外辐射的多光谱超像元光电探测器。该超像元光电探测     

PbSe光电导焦平面阵列探测器

应用半导体非平衡载流子连续性方程模拟了PbSe光电导红外探测器参数对光电响应的影响,实验研制了小规模像元的x-y寻址型PbSe光电导焦平面阵列（FPA）探测器,像元尺寸为500 μm×500 μm,像元间距为500 μm。实验表征了PbSe FPA探测器像元的光电响应性能,有效像元率达到了100%。500 K温度黑体辐射和3.0V偏压下像元的黑体响应率的范围是70~146 mA/W,平均响应率和平均探测率分别达到了110 mA/W和5.5×10⁹。像元的噪声等效温差（NETD）范围是15~81mK,平均噪声等效温差为32 mK。使用中波红外成像装置,初步演示了PbSe FPA探测器对350~450℃热辐射目标的红外成像。为后续研制高密度像元PbSe FPA探测器奠定了基础。     

光栅耦合量子阱红外探测器一维光栅的光谱响应

通过包括所有可能的高阶衍射波，本文计算了量子阱红外探测器一维光栅的光谱响应，发现一维光栅有很宽的光谱范围，可以同时覆盖3～5μm和8～14μm两个波段，这将有益于红外焦平面列阵和双色探测器的设计．同时，文中就光栅深度和沟道宽度对光栅光谱响应的影响作了研究，发现光栅的深度对其光谱响应和耦合效率有明显的影响，存在一个对应最大耦合效率的光栅深度。     

从单波段到超光谱——面向多维信息感知的红外光谱成像技术

从单一波段红外成像探测的截止波长及单波段探测的局限性讨论开始,介绍了红外光谱成像的基本概念,阐述了多色、多光谱、高光谱、超光谱成像在军事应用领域的用途和意义,并介绍了多通道、多色传感器及分光等实现光谱成像的技术手段以及国外发展情况,讨论了该领域的未来发展趋势。     

空空导弹多光谱红外成像制导技术研究

从空空导弹红外制导系统的需求出发，探讨多光谱成像制导技术的研究思路与系统设计方法．介绍了共光路与分光路多种多光谱光学系统的结构设计，分析了多光谱红外导引技术中的光谱细分、多光谱红外探测器、系统匹配、多传感器信号融合及光谱特征选取等关键技术。在此基础上给出了一种空空导弹双色成像探测系统实例，该系统利用共光路系统设计实现双波段红外成像探测，并针对红外诱饵干扰进行了基于光谱特征的目标跟踪与抗干扰算法，实验验证该系统具有优于单波段成像导引头的目标识别与干扰抑制能力，显示出了多光谱成像导引头是空空导弹的发展方向。     

集成式HgCdTe红外双色探测器列阵

首次报道了集成中波 1/中波 2 (MW1/MW2 )的HgCdTe红外双色探测器的材料生长、器件制备及其性能 .采用分子束外延 (MBE)技术 ,生长了p p P N型Hg1-xCdxTe多层异质结材料 .通过B+ 注入、台面腐蚀、爬坡金属化、台面侧向钝化及互连等工艺 ,得到了 80元的原理型HgCdTe红外双色探测器 .纵向上背靠背的 2个光电二极管分别有电极输出 ,确保了空间上同步和时间上同时的探测 ,并能独立地选择最佳工作偏压 .它适于常规的背照射工作方式 ,且有大的空间填充因子 .在液氮温度下 ,2个波段的光电二极管截止波长λc 分别为 3.0 4 μm和 5 .74 μm ,对应的R0 A值为 3.85× 10 5Ωcm2 和 3.0 2× 10 2 Ωcm2 .测得MW1、MW2的峰值探测率Dλp 分别为 1.5 7× 10 11cmHz1/2 /W和 5 .6 3×10 10 cmHz1/2 /W .得到 2个波段的光谱响应 ,且MW2光电二极管的光谱串音为 0 .4 6 % ,MW1光电二极管的光谱串音为 6 .34% .     

3通道短波红外光谱可识别列阵探测器的研制

用掩模分离方法或薄膜刻蚀方法制作出多波段微型滤光片列阵，交过类微型焦平面色散元件与列阵探测器结合，构成光谱可识别列阵探测器，报道了3通道短波红外滤光片列阵的设计和制作，以及4元3通道光谱可识别探测器的研制。     

航天先进红外探测器组件技术及应用

随着航天遥感应用对探测目标的波段特性、空间分辨率、辐射分辨率、时间分辨率以及可靠性等要求的不断提高,作为航天遥感仪器核心部件的光电探测器,需要向扩展波长范围、提高光电性能、改善光谱形状、减小光敏元尺寸、增加器件规模、提高寿命和可靠性等方向发展。文中从空间多光谱红外探测器、光谱定量化、红外焦平面探测器可靠性封装、新型短波红外探测器等4个方面,介绍了中国近年来研制的一系列航天先进红外探测器组件所涉及的基础研究工作及其在气象卫星等航天应用的进展。     

基于可见光光谱图像的红外多光谱图像仿真生成

阐述了红外多光谱图像仿真技术的意义和原理,研究了一种红外多光谱图像的仿真生成方法.提出了一种基于可见光/近红外波段多光谱、超光谱图像数据的地面场景建模方法,以及无监督分类方法和有监督分类方法相结合的地物像元分类、匹配、标记的策略,可以高效地解决像元地物自动匹配标记的问题.利用RGB彩色图像验证了这一方法,在将图像分割后为每类像元赋予相应的红外发射率数值,生成了4个红外波段的多光谱仿真图像,验证了该方法的可行性,指出了多光谱、超光谱图像数据在仿真应用中的各自特点.从仿真结果可以看出:不同波段图像中目标和背景之间呈现不同的特征.该方法可以生成空间形貌和辐射特征接近真实环境的红外多光谱仿真图像,对长波红外波段的多光谱成像探测仪器的研制和目标、背景光谱特征分析与探测算法的研究具有一定意义.     

硅化铂红外焦平面探测器的特点与应用潜力分析

硅化铂红外焦平面探测器具有规模大、均匀性好、响应光谱宽、制造成本低、性能稳定等优点,但也存在着光电转换量子效率低、探测元填充因子小等不足.根据这些特点与红外成像仪的应用需求,分析了硅化铂红外焦平面探测器的特点与应用方向--大面积红外成像侦察与监视、多光谱/宽光谱成像、低成本红外成像制导、强光探测、科学和工业红外测试仪器等.     

GaAs/GaAlAs量子阱双色红外探测器的光电性质的研究

本文综述了有关新型的GaAs／AlGaAs体系双色量子阱红外探测器的结构特性和光电特性的研究工作．双色探测器工作在3～5μm及8～12μm大气窗口波段范围，是光伏响应模式和光导响应模式相结合的偏压控制型两端器件．研究内容包括探测器的器件结构特性、红外光吸收特性、红外光电流响应、暗电流、噪声特性和探测率测试分析等等．首次从理论和实验两方面探讨有关量子阱束缚子能带到扩展态中不同虚能组之间的光跃迁问题及光电子输运问题．     

红外焦平面器件对不同波长激光辐照的响应特性研究

为了有效地干扰红外焦平面探测器,需要研究在不同波长激光的辐照下该探测器的响应情况。本文采用四种波长的激光进行辐照实验。研究结果表明,探测器像元很容易达到饱和状态,器件的响应与光谱响应曲线基本吻合。结果验证了干扰效果与光谱响应曲线之间的关系,为中红外激光干扰提供了实验依据。最后对红外焦平面器件对波段内激光的响应机制进行了简要分析。     

电可调非致冷红外探测原理

传统的红外光谱探测技术能够提供丰富的光谱信息,应用广泛,但该技术同时也存在一定局限性,如很难同步实现探测器小型化和探测波段实时调节等方面的要求.提出了一种基于电可调表面等离子体谐振吸收的新型FET红外探测器结构.基于电磁场理论分析了结构参数对红外光学吸收的影响,并通过结构参数的优化使吸收结构对特定红外波段的吸收率达到90%以上.栅压变化时VOx热敏层中载流子的浓度分布和折射率均发生变化,显示该器件具有明显的电可调光谱吸收特性.借助于这种FET结构,非制冷红外探测器将具有片上可调光谱探测能力,同时具有易于阵列化特点,为微小型可配置光谱成像探测器件提供了一条思路.     

具有偏压可调量子点的光谱自适应红外光电探测器(上)

量子点红外光电探测器的光谱响应呈现出一种与偏压有关的变化．本文介绍一种新的信号处理技术,该技术利用这种与偏压有关的光谱变化来综合处理被调到用户规定的一个宽光谱范围内的测量结果．这种技术基于两个步骤,首先,通过量子点红外光电探测器的一族偏压控制光谱(对应一组预选的偏压)的加权重叠,最恰当地逼近理想的光谱响应。其次,对要探测的物体进行多次测量(按规定的偏压,每一种偏压测量一次),然后把测量结果与同样的权重线性地结合起来．实验证明,这种技术能够产生单峰响应,在3μm—8μm光谱范围的每一个中心波长处,单峰响应都有一个可调的FWHM(小到△λ≈0．5μm)．与原始的量子点红外光电探测器的光谱分辨率相比,这样的光谱分辨率要高出3倍。     

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。     

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。这种焦     

医用红外多光谱相机

本发明提供一种医用红外多光谱相机,它包括一个长红外电荷耦合器件、一个中红外探测器列阵和一个能使长红外电荷耦合器件及中红外探测器列阵同步操作的控制装置。中红外探测器列阵可以包括碳纳米管,后者可以是探测器元件,例如,可以是已调节好带隙的碳纳米管。该探测器列阵上的每个分辨像元可以包括一个内含一根上述碳纳米管的平衡惠斯通电桥电路。探测器列阵上的相邻像元可以按正交偏振模式排列。这种医用红外多光谱相机可以用来获取患者某一有关部位的多光谱图像,以进行医学试验。患者既可以是人,也可以是动物,既可以是已知的健康人,也可以     

中红外超表面的成像和检测原理及应用进展（特邀）

中红外波段包含两个大气窗口及分子指纹区，在红外成像与物质检测方面具有重要应用。传统中红外光学器件在成像方面受材料、加工等限制成本昂贵、加工复杂；在检测方面，受分子吸收截面小的限制，检测灵敏度低，对微量化学物质检测具有较大挑战。超表面是由亚波长尺度的人造单元构成的二维结构阵列，具有体积小、易集成、调控自由度高等特点，能够为制造低成本、轻型化、集成化的中红外光学器件提供一种新的实现方案。表面增强红外吸收能够有效增强分子振动信号，提高检测灵敏度。文章介绍了中红外超表面在电磁波调控方面的机理及其中红外检测应用的原理。着重整理了超表面结构在中红外波段的成像与检测领域的研究进展，包括偏振成像、可调及可重构超表面、其他特殊功能以及用于检测的基于等离子体激元或连续体束缚态原理的使用金、银、铝、石墨烯、硅、锗等材料的超表面结构。