MEMS红外光源光谱特性及温度特性测试研究

MEMS红外光源是基于微机电系统(MEMS)制造工艺的红外光源器件,为明确MEMS红外光源的辐射光谱分布特性和温度特性,采用SR5000光谱辐射计对MEMS红外光源进行辐射光谱分布特性测试,所得数据表明所选光源的红外光谱分布主要在3~5μm之间,中心波长位于3.6μm,该波段红外光具有接近90%的大气透过率;采用红外测温仪和热敏电阻对光源辐射体温度进行测试,结果显示所选MEMS红外光源温度特性优良,适用范围广泛.     

硅基 MEMS 红外光源热稳定性测试研究

光电标识是完成识别和搜救任务的“眼睛”。作为“眼睛”核心组成器件,MEMS 红外光源的工作稳定性对标识效果具有最直接的影响,而 MEMS 红外光源的工作稳定性取决于辐射薄膜的热稳定性,表现为辐射体薄膜结构工作电阻的动态变化趋势。为此通过开展 MEMS 红外光源电阻特性研究对于深入探索光电标识装置的标识特性意义重大。采用阻抗分析仪进行测试,结果表明 MEMS 红外光源长时间工作下其本征电阻值变化量仅为0.4%,热稳定性良好;在可承受驱动电压范围内,光源的动态电阻随电压的变化无明显偏移,薄膜表面形貌变化正常,MEMS 红外光源整体结构工作稳定。     

硅基MEMS红外光源制造及其辐射特性研究

结合现有微机电系统(MEMS)制造工艺加工设计了一种新型的硅基MEMS红外辐射光源,该光源采用辐射功能层悬浮结构,主要包括微米量级多晶硅辐射层、重掺杂单晶硅反射层、二氧化硅保护层、支撑层和金属电极层;采用硼离子注入技术对多晶硅辐射层进行掺杂改性,实现多晶硅辐射层良好的电阻加热和体辐射效应;采用光谱辐射计对MEMS红外光源辐射光谱进行测试,显示光谱辐射波段为2~14μm;光源驱动电压为5.8 V时,电光转化效率达9.76%,光源开启时间约为20 ms,关断时间约为10 ms,总驱动响应时间为30 ms。     

MEMS红外光源定向辐射结构设计与分析

红外光源辐射利用率是制造高性能红外系统的关键,准直透镜因其减少红外光源的广角散射而大幅提高红外光源利用率。针对MEMS红外光源设计CaF2高红外透射材料的双凸曲面结构准直辐射透镜,使红外光线收敛呈准直辐射;由MEMS红外光源封装确定透镜最佳口径r＝6.48 mm,透镜焦距f＝7.2 mm,透镜厚度d?≤2 mm,用Zemax光学软件仿真优化,得出中间层厚度d＝0.309 mm。并进行透镜的聚光光路仿真分析和效果验证,为定向辐射 MEMS 红外光源研发提供最优的原型尺寸参数,极大提高设计效率。     

MEMS红外光源可调制驱动电路设计

针对MEMS红外光源的驱动控制问题,提出了一种基于FPGA和稳压集成电路ADP3336的可调制驱动系统.通过对MEMS红外光源的辐射光谱和驱动特性研究,确定基于可调脉冲方波的直接驱动控制方式;采用FPGA对数字脉冲信号进行占空比和频率的复合调制;采用ADP3336对光源精密稳压驱动,使驱动电压偏差不大于0.1V,驱动效率达80.1％.该驱动电路实现了对MEMS红外光源大功率、高精度、高效率供能驱动以及深度调制,为这种新型红外光源器件的应用提供了技术基础.     

面向MEMS红外光源的辐射增强结构设计

针对常规TO封装下红外光源辐射量在一定光程下严重衰减的不足,基于自研的MEMS红外光源结构,提出了用于红外辐射增强的反射镜及用于光束准直的透镜封装结构,以期大幅提高光源有效辐射效率。本文基于Zemax软件对红外光源在光路中的辐射特性进行了模拟仿真。仿真结果表明:红外光源放置于9.52 mm口径、9.41 mm深度的抛物面反射镜的焦点位置,辐射能量提高了15.5倍;采用2.2 mm厚的BaF2材料的双凸曲面辐射透镜,红外光线呈准直收敛辐射,辐射效率最大可以达到27.42%。本工作研究成果为红外光学气体传感器光源提供了合理的红外辐射增强结构尺寸参数,有效提高了系统的稳定性和光源的辐射效率。     

基于纳米黑硅的新型MEMS红外光源

结合等离子体处理制备黑硅技术,研究了一种可用于非色散红外吸收光谱(non-dispersive infra-red,NDIR)气体传感器的微机电(micro-electro-mechanical systems,MEMS)红外光源。相较于其他MEMS红外光源,该光源以新型纳米黑硅材料作为辐射层,黑硅的近黑体特性使光源在3~5μm波段发射率可达到98%以上。光源采用四梁固支悬浮薄膜结构,可有效减小辐射区向硅基底的热传导;采用深反应离子刻蚀(DRIE)进行背面释放,有效减小了器件的尺寸。经测试,该光源的光谱辐射特性和调制特性均能满足NDIR气体传感器的要求,且简单的制备工艺使该光源易于实现大规模重复性制造,利于实现产业化推广。     

红外光源辐射强度测试的初步研究

随着红外光源在光电对抗领域的广泛应用，光源测试技术飞速发展，红外辐射强度作为红外光源的典型特性而成为研究的主要内容。本文着重介绍了红外辐射强度测试技术及其应用的典型器件。     

MEMS红外光源研究及其应用

首先介绍了红外光源的类型,从波长范围、调制频率、输出功率以及制作成本等方面比较了三种不同类型红外光源的优缺点。分析了基于微机电系统(MEMS)加工技术的红外光源工作原理和类型。系统综述了MEMS红外光源的国内外研究现状,包括不同辐射层材料和不同结构的MEMS红外光源。详细描述了MEMS红外光源在红外气体传感器、目标识别装置、红外通信装置中的应用。讨论了其在结构设计和加工过程中存在的高辐射率发光材料的制作、红外光源薄膜热应力的释放以及机械强度低等技术瓶颈问题,并简单展望了MEMS红外光源的未来发展趋势。     

红外瞬变光源光谱实时测试系统的研制

介绍了一种光谱辐照度动态测量系统,它适用于对曳光管等瞬变光源的近红外光谱区辐射情况进行动态分析。系统可获得瞬变光源点燃过程当中各时刻的光谱辐照度、给定波段的辐照度及其随时间的变化、峰值波长随时间的变化。系统测试软件采用下拉菜单,操作非常简便。     

MEMS硅梁谐振式传感器的研究

通过对硅梁谐振式传感器工作原理的研究,结合Intellisuite软件对硅微悬臂梁谐振器的振动特性进行了分析,设计了具有悬臂梁结构的电热激励/压阻拾振的谐振式传感器,这种传感器具有体积小、功耗低、灵敏度高、准数字信号输出、成本低、与集成电路工艺兼容等优点。对研究制作过程中的关键工艺——各向异性腐蚀技术,尤其是对低温下的腐蚀工艺进行了实验研究,采用高低温相结合的湿法腐蚀工艺制作了微悬臂梁结构,通过实验分析了利用新型有机薄膜对各向异性腐蚀过程中的MEMS器件金属电极的保护效果,为实际生产和设计提供了参考依据。     

用红外光谱技术研究打蜡梨的红外光谱特性

采用CCD阵列光谱仪研究了打蜡梨的红外光谱特性。经分析,在655~660 nm波段,经过打蜡处理后的梨会出现吸收峰,而未经打蜡处理的梨则没有出现吸收峰;在610~620 nm波段,打过石蜡梨的红外图谱吸收峰峰高和未打蜡梨的红外图谱吸收峰峰高相当,而打过果蜡梨的红外图谱吸收峰远远低于未打蜡梨的红外图谱吸收峰。该结果表明红外光谱技术在打蜡梨检测中具有一定的可行性,同时也为进一步研究针对打蜡梨的智能化无损检测技术提供了参考依据。     

颜料粉体红外发射率的测试研究

利用\     

机载红外诱铒弹光谱辐射特性研究

描述了机载红外诱铒弹的光谱辐射特性,给出了１．３－３μｍ,３－５μｍ,８－１４μｍ波段的光谱辐射曲线及时域性曲线,对红外诱耳弹的对抗特性及其改进方法进行了分析。     

红外成像系统检定标准装置的研究

红外成像技术发展很快,随着面阵探测器像元数量的迅速增加,红外成像探测系统研制及其测量设备自身计量问题越来越重要.在课题进行当中,利用多年从事红外系统测试中积累的经验以及当前技术水平,在原立项方案的基础上做了重大改进,把原来的完成一套具有简单测试功能的红外靶标发生系统变为研制一套具有客观测试能力的一套红外成像系统的评价系统,为此在红外图像处理上进行了新的突破.