光学读出红外成像及其FPA性能分析

针对已提出的光学读出非制冷红外成像系统,设计研制了一种单元尺寸分别是50 μm×50μm和60 μm×60 μm的新型双材料微悬臂梁红外焦平面阵列(FPA),进行了人体红外热成像实验,并对光学读出非制冷红外成像系统的温度-灰度响应曲线及噪声进行了测定.实验结果表明该微梁结构FPA构成的红外成像系统的噪声等效温度差(NETD)约100 mK.和课题组之前的研究结果(微梁单元尺寸120μm×120μm,NETD约300 mK)相比,红外图像的温度分辨率和空间分辨率都得到了明显改善.     

单透镜移动的红外双视场光学系统设计

结构简单、视场变化范围大的红外双视场系统在红外领域中的应用越来越广泛.采用折衍混合系统设计了具有大变倍比的红外双视场光学系统.该系统的主要参数为:波段3.7～4.8 μm,变倍比为10:1,F数为4,双视场分别为0.6°×1.7°和5.4°×15.9°,透镜总数为6片.系统的透镜数量少,成像质量高,移动单个透镜实现视场的转换,系统结构简单.     

红外成像光学系统进展与展望

随着红外焦平面探测器向大面阵、多维度(例如双/多波段)信息获取、高灵敏度的第三代探测器技术发展,对红外成像光学系统的设计、光学元件加工、光学膜镀制、红外光学系统装调与测试等方面提出了新需求。本文在简述第一代热成像系统红外光学、第二代红外/热成像红外光学的基础上,梳理了第三代红外/热成像系统对红外光学的要求,综述了第三代红外成像光学系统解决这些新要求的技术进展,并展望了新技术的发展趋势。     

发展国产红外热像仪的挑战与机遇

随着红外探测器技术的发展,采用红外焦平面探测器组件的系统在军事上得到了越来越多的应用,并显示出其在分辨率及作用距离方面的优势.目前使用最多的包括4×288长波线列焦平面探测器和320×256(或388×284)中波凝视焦平面探测器、320×240非制冷凝视焦平面探测器,由此构成的红外系统已经广泛地应用在机载前视红外、机载搜索跟踪、夜视侦察、车载侦察监视、坦克火控与热瞄具、各种红外导引头、预警探测及远程防空系统中. 焦平面红外探测器的使用不仅提高了热成像系统的性能,也使得系统研制难度降低(与光机扫描式系统相比),并具有更好的组件化特点.据不完全统计,目前国内各种红外系统的年装备量已超过千台.其中,非制冷凝视型红外成像系统、长波4×288一维扫描和中波320×256凝视型是最主要的三种装备类型. 应该承认以上研制、生产方式对促进我国热成像技术的快速发展起到了一定的推动作用,它的技术起点低、见效快、得到的效果也较好,但是它也对发展我们自己的全国产热像仪形成了强烈的挑战与冲击.面对这种局面,我们这些从事红外技术的专业研究单位应该清醒地认识挑战的压力,分析技术差距,明确努力方向.同时也应该看到机遇仍然存在,适时地抓住机遇,尽快地提高自有技术水平,才是正确的发展思路.     

基于DMD的动态红外场景投影光学系统设计

为了能够在实验室内实物模拟红外成像,降低光电系统的研发成本和提供可重复的实验环境,需要红外场景仿真器.动态红外投影技术是红外成像测试与评估的关键技术,与传统仿真器相比,采用数字微镜器件(DMD)的红外仿真器可以在更大动态范围内进行高速模拟,这种模拟方法空间分辨率和温度分辨率较高,能满足较高的帧频要求,有较好的应用前景.回顾了动态红外场景投影技术及其分类,描述了基于DMD动态红外场景系统的原理.分析了红外光学系统的特点,给出了投影系统的设计参数,系统使用800×600的DMD,工作在长波波段.使用像差平衡理论设计了投影系统的基本结构,为了得到更好的分辨率和成像质量,利用CODEV软件进行了设计优化,并给出了设计结果及其像差曲线,结果表明:设计满足要求.     

高灵敏度II类超晶格长波红外探测系统研究

以Ⅱ类超晶格320×256长波红外探测器为核心部件,开发了一套高灵敏度长波红外探测系统.介绍了Ⅱ类超晶格红外探测器的技术指标及系统的主要结构和工作方式.为充分发挥该红外探测器的灵敏度,设计了高灵敏度信息获取系统,并介绍了该信息获取系统的软硬件设计.该信息获取系统采用了自适应信号调理技术,以降低信息获取噪声,提升探测系统的灵敏度和动态范围.最后对整套长波红外探测系统开展了信息获取噪声测试、系统性能测试及外场成像实验.实验结果表明:长波红外探测系统的信息获取噪声低至0. 065 m V,系统的噪声等效温差(NETD)达到19. 6 m K,黑体探测率为7. 72×10~(10),外场成像质量良好,图像细节清晰,对比度高.该长波红外探测系统有利于推动Ⅱ类超晶格红外探测器在高灵敏度长波红外遥感探测中的应用.     

美国L-3辛辛那提电子公司推出世界上最小的用于无人机系统的致冷型红外传感器

据www.uasvision.com网站报道,美国L-3辛辛那提电子公司(简称L-3 CE公司)最近推出了一款被称为世界上最小的致冷型红外相机之一的"夜间勇士"640型中波红外成像系统(见图1)。相关人员表示,物如其名,"夜间勇士"640型红外相机将会使战士们直接得益于其最为先进的红外性能。这种价格实惠的超紧凑型成像系统在红外性能上取得了巨大的进步。"夜间勇士"640型红外相机采用了一个像元间距为15μm的高工作温度(HOT)640×512元焦平面阵列。该相机设计用于对尺寸、重量与功耗(SWaP)要求较严的场合和平台,其体积为17.5 in~3,重量为1 Ib,功     

高分辨率InGaAs短波红外成像系统

介绍了一种高分辨率短波红外成像系统的设计与实现方法。采用640×512高分辨率InGaAs短波红外探测器,基于NIOSⅡ的单片FPGA设计并实现了短波红外成像系统,对探测器驱动、数据采集、信号处理等关键技术进行了分析。试验表明,该系统成像清晰、体积小、功耗低、结构合理、性能稳定。     

红外成像系统的分类定义和应用

本文按主要性能指标的不同,把红外成像系统分为:热像仪、前视红外(FLIR)、准成像制导和成像制导四类。并以空间分辨率的高低作为区别成像与准成像的依据,供学术界讨论。文中还给出了计算和比较红外成像系统性能的基本方程式。     

定向红外对抗系统与技术的发展

红外对抗系统与技术经历了近半个多世纪的发展,先后出现了红外干扰机、红外诱饵及红外烟幕等几类红外干扰技术,并形成了一个庞大的红外干扰器材家族.近年来,随着红外成像寻的制导武器和技术的发展,常规的红外干扰手段对新型红外制导武器的干扰效果越来越不尽人意,人们逐渐提出了以高功率氙灯或激光作为红外能量源的定向红外对抗(DIRCM)概念.该系统具备优越的红外干扰性能,如通过干扰、致眩和毁伤等干扰红外成像导引头、多次重复使用、干扰效率高等,现已成为新一代红外对抗系统的优选方案.回顾了近年来国外新一代定向红外对抗系统和技术的研究发展历程,重点阐述了基于激光的定向红外对抗系统的工作原理、干扰毁伤机理、在技术上的优势及其国外发展现状,预测了定向红外对抗系统与技术的发展趋势.     

2560×2048元短波红外InGaAs焦平面探测器（特邀）

高性能大规模小像元短波红外InGaAs焦平面探测器是新一代航天遥感仪器向高空间分辨率、高能量分辨率、高时间分辨率发展需要的核心器件。文中报道了高密度InGaAs探测器阵列设计与制备,并与匹配的Si-CMOS读出电路倒焊互连形成焦平面的最新研究进展,重点突破了高密度小像素探测器的暗电流和噪声抑制、百万像素焦平面倒焊互连等关键技术,解决了高平整度芯片面形控制、In柱凸点形貌和高度一致性控制、高密度倒焊偏移控制等倒焊新工艺,研制了像元中心距10 μm的2560×2048元焦平面探测器,其峰值探测率优于1.0×1013 cm·Hz1/2/W,响应不均匀性优于3%,有效像元率优于99.7%,动态范围优于120 dB。采用该焦平面进行了实验室演示成像,图片清晰。     

二代热成像系统的三维噪声模型

在研究国内外文献和详细的理论分析基础上,推导了二代热成像系统的三维噪声模型,将系统噪声按时间、空间水平和垂直三维空间划分为７个噪声项,论文分析了各噪声因子的含义,给出了计算方法。模型的计算结果与实验测试及ＦＬＩＲ９２计算结果具有较好的一致性,初步验证了建立的三维噪声模型,在建立完整的二代热成像系统性能评估模型方面取得了进展。     

红外图像生成技术综述

红外图像生成技术是研制红外成像目标模拟器的核心技术.首先对电阻阵列、光纤阵列、红外射线阴极管、数字微镜阵列和液晶光阀等常用的红外图像生成技术进行了详细介绍,然后对上述五种红外图像生成技术的基本原理和发展概况进行了阐述.通过对这些技术的帧频、分辨率、温度范围、动态范围和光谱波段等性能参数进行比较和分析,得出了电阻阵列是目前国内实用性最强的红外图像生成技术的结论.最后对国产电阻阵列的发展趋势进行了分析.     

弹道导弹防御动能拦截弹红外成像导引头仿真系统与技术的发展

经过20多年的发展,美国已经建成了动能拦截弹半实物仿真系统(KHILS)、标准-3动能拦截弹头半实物仿真系统和导引头试验系统等各具特色的动能拦截弹红外成像仿真系统,用于动能拦截器半实物仿真和动能拦截器红外导引头设计、试验与评估.综述了这3种动能拦截弹红外成像仿真系统,分别介绍了这3种红外成像仿真系统的发展背景、主要用途、系统结构和特点,并着重阐述了它们的高拟真度目标和背景信号特征模型以及先进的实时三维景象生成系统和高拟真度红外场景投影器的发展情况.     

中波1 280×1 024红外成像组件设计（特邀）

随着红外器件和成像技术的不断发展,各种夜视系统对百万像素的中波红外成像组件的需求越来越多。基于国产15 μm 1280×1024中波HgCdTe探测器,以探测器和杜瓦自身包络为基准,突破小体积、轻量化、一体化设计,研制出了紧凑型双FPGA处理平台的百万像素中波红外成像机芯组件,组件尺寸155 mm×95 mm×95 mm,质量为1400 g,支持SDI、Cameralink接口输出;在该平台上实现盲元替换、非均匀校正、降噪、细节增强、动态范围压缩、局部增强等实时图像处理算法,针对传统的红外成像算法提出了基于残差的非均匀校正算法与自适应局部增强算法,提升组件的成像性能。测试试验表明:组件实时输出分辨率为1280×1024像素的高质量低噪声的红外图像,噪声等效温差（NETD）<30 mK,组件满足高温60 ℃,低温?40 ℃工作要求,组件所采用的改进处理算法,最终输出图像提升明显。     

基于景象生成的红外成像导引头测试系统设计

针对红外成像导引头等成像设备的特点,以场景生成技术为核心,构建了一种测试与维护系统.详细介绍了场景生成与测试原理,并对系统设计的关键技术进行了分析.     

中波红外双视场光学系统的设计

设计了一款用于较大规模制冷型面阵焦平面探测器的双视场红外光学系统。该光学系统采用二次成像的光学结构形式与切换式的视场变倍方式,实现了大倍率、小体积用于红外前视（FLIR）的光学系统设计;通过仿真,在系统的合理位置设立非均匀性校正单元与视场光阑,以提高系统的抗干扰性;微扫组件的引入,提高了系统的空间分辨率。     

基于偏振的红外成像目标模拟技术研究进展

随着红外成像制导武器的不断发展,红外目标模拟器的各项性能也在不断得到提高以满足仿真试验的需求。现今,红外偏振成像技术已经日趋成熟,基于红外偏振成像的探测系统及制导武器也正在研制之中。根据偏振产生和偏振调制技术,讨论了几种可为偏振成像探测系统和偏振成像制导武器提供目标偏振信息的红外偏振成像目标模拟系统。     

红外成像制导技术发展展望

近年来,随着精确制导武器在现代战争中的地位不断提升,红外成像制导技术的 开发和应用越来越受到国内外的重视。而随着作战使命和作战环境的日趋复杂,精确制导武器对红外 成像制导系统的要求也越来越高。着眼于未来的军事发展需求,结合红外成像制导技术的发展现状,指出 红外成像制导将向多波段高光谱、激光主动成像、多模复合成像以及低成本红外精确制导的技术方向 发展。提出了红外成像制导发展中所需掌握的关键技术,包括高性能红外探测器技术、成像自适应抗 干扰技术、多维信息融合处理技术以及系统结构优化技术等。     

美国导弹防御系统全域红外探测装备的发展、体系分析和能力预测

红外探测与跟踪系统在美国目前部署的弹道导弹防御体系中(尤其是在弹道导弹发射早期预警和动能拦截弹高精度制导等方面)起着关键作用。为了进一步改进和完善其弹道导弹防御体系,近年来美国正在进一步发展新一代弹道导弹防御红外系统及技术,包括天基高轨道红外预警系统、空间监视与跟踪系统、机载红外探测系统以及动能拦截弹红外成像导引头,以构建涵盖天基高轨早期预警、天基低轨全弹道跟踪、机载助推段及上升段跟踪和弹载跟踪导引的全域红外探测武器装备体系。概述了近年来美国弹道导弹防御系统中红外系统及技术的新进展,分析了其全域红外探测武器装备的体系构成,预测了美国未来弹道导弹防御系统红外探测装备的能力水平。