单片集成的双波段红外探测器列阵

量子阱红外光电探测器（QWIP）技术已取得了显著的成就，因为它在宽波段和多波段两方面都实现了大规格的焦平面列阵。这些探测器基于Ⅲ-V族半导体材料，其在中波红外和长波红外（3μm～50μm）范围的光谱响应是可以专门确定的。     

高光谱短波红外地物光谱仪的光机设计

基于平场凹面光栅分光和线列阵探测器探测的最新设计方案,进行了短波红外波段地物光谱仪的光机设计。仪器采用光纤导光,两个独立单元分别探测,最大限度地简化了光学及结构设计。更换前置光学系统改变探测视场, 视场内的辐射经过前置光学系统均匀地照亮入射光纤,保证了两探测单元的视场相同。根据入射光通量、光谱分辨率和狭缝的关系确定入射狭缝的大小,仪器光谱覆盖900~2 400 nm,光谱分辨率优于12 nm,适合野外短波红外波段的探测。     

新颖的低成本非致冷红外摄像机

美国Aegis半导体公司最近开发出了一种采用光学读出的新颖非致冷长波红外成像技术。该成像技术利用半导体中的热一光效应探测红外信号。其关键元件焦平面列阵由许多热可调谐薄膜滤光片膜片像元构成。每个热像元充当一个波长转换器，负责将远红外辐射信号转换成能被CCD或CMOS摄像机探测的近红外信号。该公司利用光学滤光片和MEMS技术制作了一个不采用导线或主动制冷的160×120元低成本长波红外焦平面列阵。     

采用列阵探测器的傅氏光谱仪干涉系统评述

分析了列阵器件探测的傅氏光谱仪干涉系统的基本要求，分析了几种已被采用的干涉系统的特点，介绍了两种提高分辨力的方法，指出了几个应注意的问题，为合理地选用各种干涉系统提供了依据。     

开槽式相位锁定被导列阵CO_2激光器

提出一种实现CO2被导激光器列阵各波导元相位锁定的特殊方法。基于这种方法研制成的多列阵CO2波导激光器实现了各波导元之间相位完全锁定，并观察到远场的对称和反对称模场分布。与通常的空心桥脊结构的列阵相比，新构型具有结构简单和易于获得相位锁定的特点。该激光器列阵由射频激励，列阵胶体为一中空短形波导胶体，上、下波导壁即为两个金属电极板，相距2．4mm，胶长为38cm。在下波导壁面上开设3条相隔2．4mm的等间隔的平行凹槽，凹槽的宽度和深度分别是0．4mm和0.1mm，由于波导下壁刻槽的影响，即在短形波导的宽方向上造成3个周期分布的高损耗区，从而使得原来矩形波导模场分布，在宽方向上形成3个周期分布的增益区，即形成3个独立的子波导元，这些子波导元将是同相位锁定的。论文由理论描述了波导列阵腔中的模场分布形式和耦合方式，并由实验证实和观察到近场的3个光斑输出和远场的对称及反对称模场的光斑花样。     

880nm半导体激光器列阵及光纤耦合模块

为了使半导体激光泵浦Nd∶YVO4固体激光器能获得大功率、高光束质量、线偏振的激光输出,利用PICS3D软件设计了InGaAs/GaAs应变量子阱结构,制作了发射波长为880 nm的大功率半导体激光器列阵。该激光器列阵激射区单元宽为100μm,周期为200μm,填充因子为50%,激光器列阵CS封装模块室温连续输出功率达60.8 W,光谱半高全宽(FWHM)为2.4 nm。为进一步改善大功率半导体激光器列阵的光束质量,增加半导体激光端面泵浦功率密度,采用阶梯反射镜组对880 nm大功率半导体激光器列阵进行了光束整形,利用阶梯镜金属表面反射率受近红外波长变化影响小的特点,研制出高稳定性、大功率光纤耦合模块。模块输出功率为44.9 W,光-光耦合效率达73.8%,尾纤芯径Φ为400μm,数值孔径(NA)为0.22。     

半导体激光器列阵的smile效应与封装技术

为了减小半导体激光器列阵在封装过程中引入热应力而产生的smile效应,提高半导体激光器列阵光束质量,利用对半导体激光器列阵发光点成像放大的方法,准确测量了半导体激光器列阵的smile效应,测量误差为±0.1μm。由于smile效应的准确测量能客观地比较减小smile效应的各种技术与方法,本文根据分析测量结果,提出了通过优化封装半导体激光器列阵焊接回流曲线的方法,使smile效应值控制在±0.5μm内。该方法减小了半导体激光器列阵的smile效应值,提高了激光器列阵光束质量,为下一步研制小芯径、高光束质量半导体激光器列阵光纤耦合模块提供了基础条件。     

长波红外／中波红外自适应焦平面列阵

美国洛克韦尔科学公司目前正在研制一种长波红外／中波红外自适应焦平面列阵，该列阵由一个双波段红外焦平面列阵和一个直接与之耦联的MEMS可调谐滤光片列阵组成。     

1024×1024GaAs量子阱红外光电探测器成像列阵

美国哥达德空间飞行中心、陆军研究实验室及喷气推进实验室的研究人员通过合作，已研制出一种1024像素×1024像素8．4pm～9．0pm红外焦平面列阵。这个具有1M像素的探测器列阵是一个混成器件，它是通过用点焊方法将洛克韦尔公司出品的TCM8050硅读出集成电路焊接在一个GaAs量子阱红外光电探测器列阵上制备而成的。研究人员将该列阵装入一个成像系统，     

980nm高功率垂直腔面发射激光列阵的单元结构优化

为了提高980 nm垂直腔面发射激光器(VCSEL)列阵的整体性能,对列阵单元器件的分布布拉格反射镜(DBR)的反射率进行了优化.分析了DBR的反射率与阈值电流,输出功率及转换效率之间的关系,在维持较低阈值电流的前提下适当调节了N-DBR的反射率,使单元器件斜率效率得到了有效提高,进而改善了VCSEL列阵的整体输出特性...     

利用光谱滤波技术提高电视跟踪系统作用距离的研究

详细分析了目标、天空背景的光谱辐射特性、大气条件以及电视跟踪系统各环节对探测靶面上目标与背景对比度的影响,确定了利用光谱滤波提高电视跟踪系统作用距离的理论基础。实测了作为跟踪目标的3号曳光弹的光谱辐射特性;根据与电视跟踪系统工作环境相近的大气模式,从理论上计算、分析了天空背景的光谱辐射特性。通过计算机模拟与实测各种滤光片对天空背景辐射的抑制效果及对模拟目标信号衰减程度相结合的办法,从理论及实验上研究了光谱滤波提高电视跟踪系统作用距离的规律。并且从光谱滤波角度提出了对系统所采用的探测器及合作目标信号的某些特性的改进意见。对九种不同背景条件下光谱滤波效果的计算机模拟分析表明:光谱滤波能稳定有效地提高探测器靶面上的目标与背景的对比度。对3号曳光弹,在海平面45km,水平路径上.在0.810μm,处的窄带光谱滤波能使探测器靶面上的对比度提高4～7倍,作用距离可由40km提高到(50～53)km。实验表明:光谱滤波后,本征对比度可提高1.25～3.59倍。     

长春光机所软X射线-极紫外波段光学研究

综述了我所软X射线-极紫外波段关键技术的研究进展。描述了软X射线-极紫外波段光源技术,研制了工作波段为6~22 nm的微流靶激光等离子体光源;介绍了光子计数成像探测器技术,研制出了有效直径为25 mm,等效像元分辨率为0.3 mm的极紫外波段探测器;开展了超光滑表面加工、检测技术的研究,研制了超光滑表面抛光机,加工出高面形精度的超光滑表面,面形精度为6 nm(RMS值),表面粗糙度达0.6 nm(RMS值);进行了软X射线-极紫外波段多层膜技术的研究,研制出13 nm处反射率为60%的多层膜反射镜,150 mm口径反射镜的反射率均匀性优于±2.5%;最后,讨论了软X射线-极紫外波段测量技术研究,研制出该波段反射率计,其测量范围为5~50 nm,光谱分辨率好于0.2 nm,测量重复性好于±1%。在上述关键技术研究基础上,研制出了极紫外波段成像仪和空间极紫外波段太阳望远镜,这些仪器在我国空间科学研究项目中发挥了作用。     

基于ECPR的紫外探测器绝对光谱响应测试系统

在研制电定标热释电辐射计(electrically calibrated pyroelectric radiometer,ECPR)的基础上,设计和研制了紫外探测器绝对光谱响应测试系统.系统由紫外光源、光栅单色仪、移动探测器平台、弱信号检测仪器以及计算机和软件组成.测试采用参考探测器和待测探测器的光谱响应度比较的方法完...     

A multielectrode X-ray detector

A multielectrode vacuum photoemission detector for X-ray tomography of plasmas at the ITER facility is described. The detector characteristics have been investigated with an X-ray source. The spectral response of the detector to X-ray photons with energies of 3–30 keV has been determined. The spatial and angular dependences of the X-ray detection efficiency are presented. The useful signal of the ITER facility has been estimated.     

快照式光谱成像技术综述

系统地分析了各种快照式光谱成像技术并进行了对比。依据光谱数据立方体分割到2D空间进行成像的方法,将不同的快照式光谱成像技术分成图像分割、孔径分割、光路分割和频率分割4类,按类别探讨了17种技术方案的原理、优点、缺点与现状,从空间像素数与光谱通道数权衡、图谱匹配、空间采样连续性、光能利用率及动态范围5个方面进行了对比和展望。研究结果有助于相关领域学者快速全面地了解快照式光谱成像仪的研究现状,为进一步提升其综合性能奠定基础。     

空间外差光谱仪系统设计

围绕空间外差光谱仪系统参数设计进行了理论分析和实验研究。介绍了空间外差光谱仪系统的基本结构和原理,并针对其光学系统设计,详述了系统的主要指标:光谱分辨率极限、分辨能力、光谱范围与关键光学器件:光栅、探测器、成像系统等参数的匹配关系。给出了一个完整的系统参数设计实例,并根据光学系统参数对干涉图进行了理论仿真。以搭台的方式建立空间外差光谱仪原理试验装置,并进行了典型光谱实验验证,系统检测结果表明光谱分辨能力在591 nm达到了17 700,光谱范围为574~591 nm。实验结果与仿真结果比较还表明,系统的光谱范围、光谱分辨率等指标达到了设计要求,验证了设计方法的可行性。     

X-ray microscopy of plant cells by using LiF crystal as a detector

A lithium fluoride (LiF) crystal has been utilized as a new soft X-ray detector to image different biological samples at a high spatial resolution. This new type of image detector for X-ray microscopy has many interesting properties: high resolution (nanometer scale), permanent storage of images, the ability to clear the image and reuse the LiF crystal, and high contrast with greater dynamic range. Cells of the unicellular green algae Chlamydomonas dysosmos and Chlorella sorokiniana, and pollen grains of Olea europea have been used as biological materials for imaging. The biological samples were imaged on LiF crystals by using the soft X-ray contact microscopy and contact micro-radiography techniques. The laser plasma soft X-ray source was generated using a Nd:YAG/Glass laser focused on a solid target. The X-ray energy range for image acquisition was in the water-window spectral range for single shot contact microscopy of very thin biological samples (single cells) and around 1 keV for multishots microradiography. The main aim of this article is to highlight the possibility of using a LiF crystal as a detector for the biological imaging using soft X-ray radiation and to demonstrate its ability to visualize the microstructure within living cells.     

Transmission grating based extreme ultraviolet imaging spectrometer for time and space resolved impurity measurements

A free standing transmission grating based imaging spectrometer in the extreme ultraviolet range has been developed for the National Spherical Torus Experiment (NSTX). The spectrometer operates in a survey mode covering the approximate spectral range from 30 to 700 A? and has a resolving capability of δλ/λ on the order of 3%. Initial results from space resolved impurity measurements from NSTX are described in this paper.     

用于沿海水色探测的机载紫外-可见-近红外高光谱成像仪

本文主要设计一种新型的可用于机载的紫外-可见-近红外高光谱成像系统,从而为沿海水色环境与污染观测提供一种有效的观测仪器。首先,根据探测目标特点确定了仪器系统的性能设计参数,选择了Dyson成像光谱系统来满足系统在宽谱段上的高信噪比和高光学性能;但Dyson成像光谱系统的结构过于紧凑,因此对Dyson成像光谱系统进行了研究,调整了狭缝、像面和光学元件的位置,使它们在轴向和垂直轴向上均具备足够的间隔,并在这种大空气间隔下分析了系统的完善消像差条件。通过光程分析和弯月透镜的加入,使改进型Dyson系统在0.278的数值孔径和320～1 000 nm的宽波段上具备良好的成像结果,全视场全波段MTF值在探测器奈奎斯特频率下(38.5 lp/mm)高于0.5,研制原理样机的光谱分辨率为3.375 nm,满足设计要求。该系统可为沿海水色环境的高光谱观测提供良好的工程应用基础。     

Simulation of HgI2 semiconductor detectors by a Monte Carlo method

A Monte Carlo program has been developed to simulate the γ-ray spectral response of semiconductor detectors. Calculations have been carried out for HgI₂. Photons in the range from 5 keV to 1 MeV are considered as emitted from a source of zero thickness aligned to the crystal axis and followed until their complete energy loss of their escape from the crystal. The program allows the optimization of important parameters in a semiconductor detector, the study of their influence on the spectra obtained and the determination of performance parameters, such as energy resolution and efficiency. Some results have been compared with experimental data.