具有时间延迟和积分功能的HgCdTe扫描焦平面线列阵

俄罗斯RD&P Center ORION发展了一种基于平面HgCdTe光电二极管列阵和定制硅集成读出电路的焦平面列阵技术.做在碲镉汞液相外延层上的光伏探测器列阵以及硅读出电路是通过铟丘连接在蓝宝石互连衬底上的.冷却的硅读出电路是用n-MOS工艺制作的.本文描述了一些3μm～5μm和8μm～12μm时间延迟和积分(TDI)扫描红外焦平面线列的一般结构和发展结果,这些焦平面线列的规格分别为4×48、2×96、4×128和2×256.介绍了基于碲镉汞外延层的光伏型列阵的性能.描述了以TDI模式工作的混成焦平面列阵的测试方法及典型的调查结果.在8μm～12μm波长范围内,带四个TDI元件的4×48和4×128焦平面列阵的探测率高于(1～2)×1011cmW-1Hz1/2,带两个TDI元件的2×96和2×256焦平面列阵的探测率高于(7～10)× 1010cmW-1Hz1/2.     

10.6微米固态微波偏压光电导探测器的组装系统

本文介绍用于10.6微米辐射的全固态灵敏接收器的研究。此接收器由射频偏压锗掺汞光电探测器和固态微波组件组成,它包括探测系统及微波偏压源(变换式电子振荡器)。调制频率为1千赫时,光电探测器的响应度为9.6×10~3伏/瓦,在光功率1微瓦时测得的光电导响应时间为7毫微秒。调制频率高于1.5兆赫时,探测器系统受放大器噪声限制,其噪声指数为8.5分贝。探测器在4°K 的噪声等效功率NEP(10.6微米、1.5兆赫、1赫)和探测度 D~*(10.6微米、1.5兆赫、1赫)分别为2.5×10~(-13)瓦(赫)~(-1/2)及4.15×10~(10)厘米(赫)1/2/瓦。     

自锁型2×2和1×4光开关

自锁型2×2和1×4光开关是在{100}硅基片上采用各向异性湿刻蚀工艺技术在KOH中制备的微机械光开关。这种制备方法可以低成本一次投料就能获得大量适合光纤对准、具有很高精度的微机械。本光开关包括两个硅热驱动器:一个驱动并联U形悬臂梁产生光纤侧向移动,另一个驱动夹持光纤用的H形扣子平台;通过薄的有弹性的硅臂把U形悬臂梁与刚性的能抗光纤角位移的平台连接起来。所制备的光开关具有产率高、机械稳定性好和优良的光学性能。采用标准单模光纤的光开关其串话小于-60dB。1×4和2×2光开关插入损耗分别为小于1 dB和近1 dB。在开关期间(<300 ms),2×2、1×4光开关所需驱动功率分别为<0.6 W和1.0 W。1×2光开关已做了寿命试验,无误工作循环大于106次,并且在室温下经一年多的工作,没有看到光学性能和开关行为的退化。     

一种新颖的基于MEMS技术的光读出热成像系统性能分析与制作

提出了一种新颖的光读出红外热成像系统设计 .该系统利用光学读出技术将红外图像直接转化为可见光图像 ,其核心部件是一个基于微电子机械技术 (MEMS)制作的法布里 泊罗 (Fabry Perot)微腔红外探测器列阵 (F PMCIRDA) .通过对Au/SiNx双材料体系的理论分析 ,得出了可动微镜的最大热 机械灵敏度、机械 光灵敏度及其温度响应分别为 6 .4 7× 10 -9m/K、1.5 3× 10 8m-1、2 .0 5× 10 -4.对系统噪声分析表明 :在目前的设计中 ,系统的噪声等效温差 (NETD)为 5 .1K ,而其极限值有望达到 5 8mK .采用体硅MEMS工艺 ,制作出了 5 0× 5 0的Fabry Perot微腔列阵 .实验表明 ,在红外辐射作用下 ,可动微镜有明显的位移 ,验证了工作原理     

卫星用长波HgCdTe探测器的研究

报道了卫星用长波HgCdTe红外探测器的性能。提出用波段探测率D_(Δλ)~*的概念来表征在105K下特定波段10.5～12.5μm工作的探测器性能。D_(Δλ)~*的值在1～3×10~(10)cmHz~(1/2)W~(-1)范围内,可靠性试验结果表明,探测器的失效率小于2.5×10~(-5)。     

7μmGaAs／AlGaAs多量子阱红外探测器

利用GaAs(51(?))/Al_(0.36)Ga_(0.64)As(200(?))多量子阱结构实现了黑体辐射的探测,探测器的峰值波长为7μm,77K温度下D~*达到1.09×10~9cm·Hz~(1/2)·W~(-1),电压响应率为2.5×10~4V·W~(-1).     

新型Ge_xSi_(1-x)/Si异质结远红外探测器

用分子束外延技术结合硅平面工艺研制成了Ge_xSi_(1-x)/Si异质结远红外探测器。测试结果表明,界面势垒高度低于0.09eV,预计对应的工作波长可从2μm到12μm以上。50K时的探测率(黑体_(873k)~*)优于2×10~8cm·Hz~(1/2)/W,30K为6×10~8cmHz~(1/2)/W,对500K黑体,30K工作温度下D_(500k)~*为1.6×10~8cm·Hz~(1/2)/W。由于探测器为宽带型,虽然峰值D~*并不很高,但在30℃的环境辐射背景下,对人体温度的辐射也有较强烈的响应。     

4×288 TDI CCD信号读出电路

采用硅工艺设计、制作了4×288 TDI CCD红外焦平面HgCdTe阵列专用信号读出电路。文章详细介绍了4×288 TDI CCD信号读出电路的设计及制作,并给出了测试结果。     

4×4光开关元件

日本航空电子在千叶县幕张Messe举行的“InterOpto2000”上宣布,该公司正在开发利用MEMS(micro electro mechanicalsystems)技术的(2×2)×32光分歧/插入多重元件(OADM:optical add/drop multiplex-er).OADM元件是在对应DWDM通信系统中使用的元件,用于筛选出某个波长的信号或者追加信号.正在开发中的OADM元件,是通过组合32个2×2光开关元件实现的.每个光开关元件尺寸为16mm×20mm,消耗功率为10μW/元件,插入损失在1dB以下,串音(Cross Talk)为70dB以上.另外,光开关结构为在正方形台面(Stage)上配置反射镜形成的.使用静电调节该正方形台面上下运动,带动反射镜随之上下移动来改变激光光路.除此之外,该公司还展示了4×4光开关.光开关元件的尺寸为10mm×10mm.消耗功率为10μW/元件,插入损失最大6dB,串音(Cross Talk)确保在70dB以上.但是该公司表示不打算组装4×4以上的大规模产品.“对于大规模要求,打算以4×4元件做为1个单元,通过组合多个单元的方法来满足用户要求”.     

一种能探测微光的硅光敏器件

本文详细介绍了一种灵敏度很高的硅的微光探测器件.这种光电探测器是利用我们提出的注入光敏器件原理制成的.它的灵敏度高达10-10~2mA/Lx,峰值波长(λ_p=870nm)处的探测率为 2.5 × 10~(12)W~(-1).     

短波红外InGaAs焦平面探测器研究进展

短波红外InGaAs焦平面探测器具有探测率高、均匀性好等优点,在航天遥感、微光夜视、医疗诊断等领域具有广泛应用。近十年来,中国科学院上海技术物理研究所围绕高灵敏度常规波长（0.9～1.7 μm） InGaAs焦平面、延伸波长（1.0～2.5 μm） InGaAs焦平面以及新型多功能InGaAs探测器取得了良好进展。在常规波长InGaAs焦平面方面,从256×1、512×1元等线列向320×256、640×512、4 000×128、1 280×1 024元等多种规格面阵方面发展,室温暗电流密度优于5 nA/cm2,室温峰值探测率优于5×1012 cm·Hz1/2/W。在延伸波长InGaAs探测器方面,发展了高光谱高帧频1 024×256、1 024×512元焦平面,暗电流密度优于10 nA/cm2和峰值探测率优于5×1011 cm·Hz1/2/W@200 K。在新型多功能InGaAs探测器方面,发展了一种可见近红外响应的InGaAs探测器,通过具有阻挡层结构的新型外延材料和片上集成微纳陷光结构,实现0.4～1.7 μm宽谱段响应,研制的320×256、640×512焦平面组件的量子效率达到40%@0.5 m、80%@0.8 m、90%@1.55 m;发展了片上集成亚波长金属光栅的InGaAs偏振探测器,其在0 °、45 °、90 °、135 °的消光比优于20:1。     

256×256混合碲镉汞红外焦平面阵列

开发了混合碲镉汞256×256焦平面阵列,以满足高性能中波红外成象系统的灵敏度、分辨率及视场的需要。这种混合的探测器阵列制作在可减少或消除与硅读出电路热膨胀不匹配性的基片上。读出装置采用掩模加工的 CMOS开关场效应管电路,电路的电荷容量大于10~7个电子和有20MHz 数据率的单视频输出。这种大型凝视焦平面阵列具有高的量子效率、可调谐的吸收波长和宽的工作温度范围,大大优越于与其竞争的各种传感器。成熟的 PACE-1工艺采用蓝宝石探测器基片,已制作出256×256元中波红外阵列,在4.9μm 截止波长时,其实验室获得的平均 NETP 值为9mK,象元尺寸为40μm 和工作温度为80K。根均方探测器响应不均匀性小于4%,象元的输出大于99%。最新开发的PACE-3工艺用硅作探测器基片,完全消除了与硅读出电路的热不匹配性。一种640×480的混合阵列正在开发中。     

长波大面积HgCdTe光导红外探测器的研究

研制的长波大面积HgCdTe光导红外探测器的面积为2.1×2.1mm~2,在80K时探测率D_p~*=1.86×10~(10)cmHz~(1/2)W~(-1),响应率R_p=386VW~(-1),长波限λ_(co)(50%)>18μm.还研制了带有低温聚光器组合件结构的新型探测器,D_p~*=7.3×10~(10)cmHz~(1/2)W~(-1),λ_(co)(50%)>16μm.     

离子束研磨的高探测率热电探测器

用离子束研磨工艺制备了薄达4微米的可自身支持的热电材料片。用这些极薄的片子制备了1毫米~2的钽酸锂探测器,其归一化探测率D~*经测量为8.5×10~8厘米。赫~(1/2)。瓦~(-1)(30赫)。用这种工艺有可能做出的探测器D~*大大超过10~9厘米·赫~(1/2)·瓦~(-1)。此外,离子束磨片还具有清洁、表面无损伤的优点,且可获得几何结构复杂的探测器片子。     

1×12元InSb混合红外CCD器件性能参数讨论

本文主要介绍一种采用时间延迟积分模式的硅CCD和1×12元InSb红外探测器互连而成的器件,并就如何提高其探测率进行了讨论。     

浸没型硫化铅红外探测器

本文所描述的红外探测器是室温工作的光导型探测器,其灵敏元为沉淀在石英基片上的多晶硫化铅薄膜,工作面积为1×1毫米~2,制备过程中,采用了浸没技术。探测器主要指标:暗阻(R_T)在0.1～1.5兆欧范围内;探测度D~*在1.5～2.7×10~9     

"风云二号"卫星用水汽/热红外双波段探测器

报导了我国第一颗静止气象卫星"风云二号"卫星多通道扫描辐射计中使用的水汽/热红外双波段6.3～7.6μm、10.5～12.5μm四元碲镉汞红外探测器性能.探测器工作温度T=100K时,热红外波段探测率D*(10.5～12.5)为3.4×1010cmHz1/2/W,波段响应率R(10.5～12.5)为3.0×104(V/W);水汽波段探测率D*(6.3～7.6)为1.1×1011cmHz1/2/W,波段响应率R(6.3～7.6)为6.1×104(V/W).探测器经过环境应力筛选,密封筛选,电应力筛选,抗太阳辐照试验,电子、质子辐照试验以及高真空、低温工作寿命试验,获得了探测器可靠性寿命数据,器件失效率小于7.5×10-6/h.     

红外成像寻的用双色凝视焦平面探测器设计的基本要求

文中讨论了红外成像寻的器用红外焦平面探测器的工作波段、阵列结构、规模、相对孔径等问题,提出双色凝视红外焦平面探测器设计的基本要求: (1)波长组合以相邻波段为宜;(2)双色FPA以叠层结构的凝视型为宜; ( 3)通过限制红外成像传感器的视场,将双色凝视FPA的规模控制在320 ×256以下为宜; (4)在探测元尺寸50μm ×50μm时,中波/长波双色凝视FPA的F数以1～2. 44为宜。     

碲镉汞光导探测器与材料性能关系探讨

本文有针对性地考察了碲镉汞3～5μm12元光导探测器平均电阻R与材料电阻率ρ的关系。碲镉汞材料主要用快速淬火固态再结晶法生长,为与其比较,也少量使用了T_e熔剂和布里奇曼法料。退火的晶片厚度约1mm,77K霍尔数据表明,N型材料占被统计数(122片)的88%,材料参数多数为n=8×10~(14)～8×10~(15)cm~(-3)、μ=1×10~3～5×10~4cm~2/     

288×4焦平面探测器阵列输出信号及其预处理分析

扫描型288×4焦平面探测器已成为二代热成像系统的主要探测器类型,由于采用了特殊的图像处理技术,其系统成像质量与技术指标参数明显优于基于传统技术的热成像系统。通过对垂直方向具有光学微扫描的288×4焦平面热成像过程中最基本的探测器采样进行了分析研究,得出了探测器阵列输出信号的基本波形和重要特征,为热成像系统中后续的电子处理提供了相关的理论基础;并分析了成像系统中预处理电路中电平调理以及ADC对探测器输出信号的处理,以及与ADC相关的抗混叠技术,最后得出了抗混叠滤波器在此预处理电路中是毫无意义的结论。