锑化铟红外焦平面器件盲元分析方法

提出了一种锑化铟红外焦平面器件盲元分析方法。利用该方法,无需将器件背面减薄就能进行盲元测试与分析。基于这种封装方式,将器件倒置后,从芯片正面吸收光的照射,在互连、灌胶以及每一步磨抛工艺步骤后均可进行测试和分析。结果表明,该方法能够有效地分析和定位每步工序过程中产生的盲元情况,可解决现有技术手段中对红外焦平面器件因产生盲元导致像元失效而无法准确定位其出现在哪步工艺的问题。     

基于硫系玻璃的光学被动式红外无热化镜头设计

研究了一种锑化铟红外焦平面器件盲元分析方法,即无需将器件背面减薄就可进行盲元测试与分析。用该封装装配方式将器件倒置,实现从芯片正面吸收光的照射。在完成互连、灌胶以及每一步磨抛工艺步骤后,都可以进行测试和分析。结果表明,该方法能够有效地分析和定位每步工序过程中产生的盲元情况,解决了现有技术手段中对红外焦平面器件因产生盲元导致像元失效无法准确定位出现在哪步工艺的问题。     

红外焦平面失效现象仿真研究

在性能较差的红外焦平面器件中,其背景图像经常出现一些现象,比如"黑线"、"锯齿"、"滴落圆"等,其原因可能是红外焦平面器件有缺陷或其读出电路存在问题.本文针对红外焦平面可能出现的各种缺陷,将其等效为失效性模型,用EDA软件分别对采用DI和CTIA两种读出结构的红外焦平面进行失效性等效模拟分析.通过对3×3和10×10规模的红外焦平面输出信号进行模拟,分析了背景图像中失效现象产生的原因.红外焦平面失效现象模拟分析得出的结果,为红外焦平面读出电路结构的改进提供了参考依据.     

红外焦平面失效现象仿真研究

在性能较差的红外焦平面器件中，其背景图像经常出现一些现象，比如“黑线”、“锯齿”、“滴落圆”等，其原因可能是红外焦平面器件有缺陷或其读出电路存在问题。本文针对红外焦平面可能出现的各种缺陷，将其等效为失效性模型，用EDA软件分别对采用DI和CTIA两种读出结构的红外焦平面进行失效性等效模拟分析。通过对3×3和10×10规模的红外焦平面输出信号进行模拟，分析了背景图像中失效现象产生的原因。红外焦平面失效现象模拟分析得出的结果，为红外焦平面读出电路结构的改进提供了参考依据。     

红外焦平面失效现象仿真研究

在性能较差的红外焦平面器件中，其背景图像经常出现一些现象，比如“黑线”、“锯齿”、“滴落圆”等，其原因可能是红外焦平面器件有缺陷或其读出电路存在问题。本文针对红外焦平面可能出现的各种缺陷，将其等效为失效性模型，用EDA软件分别对采用DI和CTIA两种读出结构的红外焦平面进行失效性等效模拟分析。通过对3×3和10×10规模的红外焦平面输出信号进行模拟，分析了背景图像中失效现象产生的原因。红外焦平面失效现象模拟分析得出的结果，为红外焦平面读出电路结构的改进提供了参考依据。     

InSb红外焦平面探测器十字盲元问题的研究

InSb红外焦平面探测器在中波红外波段占据重要地位,但十字盲元问题严重降低了探测器的性能。通过聚焦离子束定位剥离手段,发现了十字盲元区域的铟凸点失效。进一步检测发现,铟凸点制备参数欠佳。通过改进铟凸点形状和增加高度,加强了焊接面的牢固度。此后发现极少InSb器件存在十字盲元问题。在80℃下对铟凸点改进后的InSb红外器件进行了14天烘烤。经测试,十字盲元数目保持不变,铟凸点的可靠性较好。改进铟凸点制备技术可有效解决十字盲元问题。互连失效是十字盲元问题的主要原因。以此类推,该方法可解决所有InSb红外器件的十字盲元问题。     

红外焦平面阵列盲元簇成因分析

红外焦平面阵列中盲元簇的存在增加了系统盲元补偿算法的难度和复杂度。同时,基于算法处理的红外系统对盲元簇的要求更加严格,导致红外焦平面阵列的合格率大大降低。通过对大量红外焦平面阵列产品的测试,得到了盲元类别的统计结果:单个盲元、盲元对和盲元簇的盲元分别占盲元总数的60.8%、17.6%和21.6%。经分析,确定了盲元簇的几种主要成因:前工艺阶段的材料缺陷、光刻图形缺失、铟渣残留和铟柱缺陷;后工艺中的铟柱未连通、应力导致的芯片碎裂;可靠性试验诱发的缺陷暴露与扩大。研究结果表明,在探测器材料的筛选、铟柱制备技术、低应力的工艺和结构技术等方面做进一步的优化工作,可以降低盲元簇产生的几率,从而提高红外焦平面阵列的性能和成品率。     

高工作温度中波红外碲镉汞焦平面研究

该文报道了昆明物理研究所高工作温度中波红外碲镉汞焦平面探测器器件的研究情况。通过优化焦平面器件结构参数,采用As离子注入形成p-on-n平面结器件技术,在液相外延生长的高质量原位In掺杂的碲镉汞薄膜上制备了阵列规格为640×512@15μm的中波红外焦平面探测器。利用变温杜瓦测试了焦平面芯片在不同工作温度下的光谱响应、器件暗电流、噪声等效温差、有效像元率以及盲元分布等,测试结果表明器件具备180K以上工作温度的能力。     

红外焦平面阵列盲元检测技术研究

盲元的数量及其分布对红外焦平面阵列器件成像质量的影响较大.在给出盲元定义的基础上,对盲元的各种产生机理进行了分析,并给出了具体的盲元检测方法,为盲元补偿技术的研究提供了理论基础.     

红外焦平面阵列失效元动态检测与校正算法

为克服失效元造成的图像固定噪声,改善红外焦平面阵列的成像质量,提出了一种基于场景的红外焦平面阵列图像传感器的失效元动态检测与校正算法.通过分析图像传感器正常像元和失效元的表现特征,并根据红外焦平面测试验收国家标准的规定,确定了区别正常像元和失效元的灰度阈值电平,并用双向线性外推的方法判定具体的失效元在一帧图像中的位置,根据失效元的判定算子和新型校正算法实现了对检测出失效元的实时校正.实验证明该算法简单可靠,易于硬件实现.     

基于模糊中值的IRFPA自适应盲元检测与补偿

红外焦平面阵列(IRFPA)的盲元既包括因材料与制造工艺的缺陷而导致的固定盲元,也包括因环境温度的漂移而出现的随机盲元.基于场景的盲元检测与补偿算法是去除这两种盲元,提高IRFPA 成像质量的有效手段.针对目前滤波类场景检测算法无法有效区分弱小点目标和随机盲元的缺陷,重点研究了随机盲元的响应特性和噪声特性,并提出了一种基于模糊中值与时域累积的盲元自适应检测与补偿算法.首先利用模糊中值滤波器从场景中提取出潜在的盲元,并通过多帧累积确定固定盲元和随机盲元的正确分布,最后对盲元进行实时补偿.实验结果证明:该算法可以有效地实现对盲元的校正,同时避免对弱小点目标的误判别.     

中波碲镉汞探测器次级盲元的量化及识别

中波碲镉汞探测器是最常用的高性能制冷型红外焦平面探测器,在多个领域均有广泛应用。中波碲镉汞探测器在实际使用中有一类独立的像元,其电平值比周边像元略低一些,但不满足国标中的盲元判定标准,会影响在光电系统上的使用(称为次级盲元)。依靠人眼判断此类像元不仅耗费大量时间,而且不同人对次级盲元的判断标准不一。针对上述次级盲元不易判断的难题,通过分析人眼对次级盲元的判断过程,使用计算机模拟人的判断,量化了次级盲元的判断标准,并实现了自动识别和统计功能。与原有的人眼判断方式相比,该方法极大地提升了识别的准确度和效率。     

碲镉汞焦平面阵列无效像元（盲元）特征与成因

中波或长波红外焦平面阵列有效像元率递减的变化趋势，必然是由制造工艺缺陷、特定的工作应力或环境应力引起的某种机理造成。根据红外探测器输出信号电压的数学模型，通过信号传输分析、性能评价测试数据统计分析，运用统计图形、响应曲线及输出信号电压灰度图等可视化手段，直观地呈现无效像元的类型、数量、位置、分布，以及像元信号电压、噪声电压和响应电压等无效像元特性。统计分析显示，像元中心距15 μm的中波320×256探测器杜瓦制冷机组件，在使用过程中平均表观有效像元率相对于初始有效像元率减小1.07个百分点，平均有86.45%的表观无效像元为不稳定的闪元和漂移像元，设计和制造缺陷导致使用无效像元的响应直线呈水平状、响应电压趋于0，热适配引起的应力是造成线状分布使用无效像元簇的原因。提出用不同黑体温度条件下像元信号电压超出平均值±(6%~7.5%)的判别准则筛选识别无效像元的方法。     

基于可靠性试验的InSb红外探测器失效机理研究

对于芯片加速寿命可靠性试验来说,温度是其中最重要的一环。首先,立足于芯片可靠性试验中温度的变化,探究高温烘烤对InSb红外探测器芯片光电性能的影响;然后对盲元的类型进行了分类,并总结出了像元损伤的可能原因;最后利用有限元分析软件对探测器结构进行了热应力仿真和分析,进一步明确了芯片碎裂的机理。由仿真结果可知,芯片中心位置受力较大,其值在680 MPa左右,这与InSb探测器中心位置易发生疲劳失效现象相吻合。提供了一种研究InSb探测器失效机理的新思路,对于高性能InSb红外探测器的研制具有一定的实际指导意义。     

线列红外探测器盲元检测技术研究

由材料、工艺等因素引起的盲元是衡量红外探测器光电性能的重要指标之一。以某线列扫描型碲镉汞红外探测器为研究对象,采用多种盲元检测方法分析了该探测器的盲元类型,并将分析结果作为精准确定盲元数量及位置的依据。通过对发现的盲元进行替换,得到了质量较好的图像。     

星载遥感短波红外高速高光谱成像仪坏像元识别

为改善干涉成像短波红外高速高光谱成像仪的坏像元对复原光谱的影响,利用高光谱成像仪测试流程建立了坏像元识别模板,以提高坏像元识别效率。首先,按照高光谱成像仪测试流程设置增益模板和帧频模板并采集图像数据,依据正常像元增益响应设定合理判定阈值Th₁,识别不同增益下异常像元并记录对应坐标值;再依据正常像元帧频响应灰度值设定合理判定阈值Th₂,识别不同帧频下异常像元并记录坐标值。最后,对比增益模板和帧频模板判定的异常像元,融合确定坏像元。实验结果表明基于增益模板和帧频模板的识别方法在不增加设备研制测试成本的同时有效识别出短波红外高光谱成像仪探测器的坏像元,为可靠识别短波红外高光谱成像仪坏像元提供了一种低成本、高效可靠的新方法,提高了干涉成像高光谱成像仪光谱反演准确性。     

基于PCIE的红外焦平面探测器测试系统

介绍了一套自制高效的红外焦平面器件性能参数测试系统,建立了包括控制模块、辐射源、UFPA模块、信号采集模块和上位机程序在内的测试平台,分析了该系统平台的关键技术.系统可实现实时的数据采集,同时对RMS噪声、非均匀性、响应率、探测率、噪声等效功率和噪声等效温差等关键参数进行快速有效的计算分析,并能准确统计出盲元的数量和位置,分析、评估和存储器件每个像元的性能参数.     

自适应统计范围调整的红外图像灰度信息统计算法

长波红外焦平面探测器以太空为背景成像后,图像灰度信息的统计量易受探测器固定坏元和随机坏元的影响,为解决此问题提出了一种自适应统计范围调整的红外图像灰度信息统计算法。其基本思想是在统计灰度信息时自适应设置一定的统计范围,尽可能排除坏元对统计灰度信息的影响。算法中建立线性模型描述当前帧统计得到的灰度信息与下一帧统计范围之间的关系,以统计均值的均方误差最小为准则调整线性模型参数。仿真实验表明,该算法能够追踪红外图像的背景渐变并自适应调整下一帧统计范围,克服了长波红外探测器中坏元对于统计过程的影响,为后续的处理提供准确的灰度信息。此外,该算法以一种序贯递推的方式执行,适合在对实时性要求较高的系统中实现。     

红外线列探测器闪元噪声分析与抑制方法

分析了闪元现象在红外扫描图像中的特点,设计了基于时序多帧最大值投影的闪元检测与补偿方法.考虑到闪元仍然保留了一定的信息获取能力,采用一维中值滤波的方法单独对闪元位置进行背景抑制,对闪元补偿后的图像进行常规目标检测.实验验证表明,经背景抑制后,闪元位置平均目标信杂比可以达到常规位置的96%,目标信息得到较好的保留.常规目标检测方法不再受到闪元噪声的干扰.     

基于多方向小波提升IRFPA盲元检测精度方法

红外焦平面成像质量受材料生长及器件制备工艺的影响,易出现盲元、条纹噪声等缺陷。条纹噪声经常会导致盲元的检测偏差,准确的盲元检测对于后续图像处理具有重要意义。利用双密度双树复数小波分解的多方向性小波系数,结合广义高斯分布将高频小波系数按照对条纹噪声影响程度分别赋予不同权值并进行单支重构,消除了条纹噪声对盲元检测的影响,得到初步干净的预处理图像,进而对预处理图像运用3准则进行盲元检测。通过短波HgCdTe红外焦平面成像的实践验证,该方法对具有条纹噪声特征的红外图像盲元检测更加准确。