扫描型探测器光敏元尺寸设计研究

针对国外进口长波4×288扫描型探测器,通过分析其光敏元在扫描过程中探测到的图像像素信号强度和相邻图像像素信号的混叠影响,给出了探测器光敏元尺寸与探测器焦平面上图像像素尺寸之间的相互关系,为新型扫描型探测器阵列光敏元尺寸设计、成像积分时间占空比设计提供了参考.     

线列TDI型红外探测器组件坏元替代方法

国产线列TDI型红外探测器组件在红外系统中的应用越来越广泛,但由于加工材料和制造工艺等因素的影响,探测器组件存在坏元,将造成图像质量下降,图像灰度分布失真,进而影响红外系统的性能。本文介绍了576×6线列TDI型红外探测器组件的读出电路坏元替代方法,采用该方法可进行线列TDI型红外探测器组件通道内的坏元替代,提高图像质量。     

不同像元间距红外探测器的铟柱生长研究

分析了红外探测器铟柱生长工艺中不同像元间距情况下铟柱光刻孔内部的铟沉积情况和微观结构。解释了10■m小像元间距条件下铟柱高度较矮的原因,并给出了像元间距大小与剥离后铟柱高度之间的关系。针对10■m及以下像元间距红外探测器的铟柱生长,给出了解决铟柱高度问题的办法。使用新方法后,铟柱的高度可达到5■m以上。     

512×8中波 TDI 红外探测器成像系统设计

针对 TDI 型红外探测在各个领域的重要作用,设计并实现了一个中波 TDI 红外扫描成像系统.该扫描成像系统采用国产512×8元线列 MCT(碲镉汞)焦平面列阵、自行研制的光学系统和一维角度扫描系统.当探测器在300 K 黑体的照射下,积分时间为500μs 时,整个成像系统的平均噪声等效温差(NETD)约为0.3 K.实验结果表明该系统能够满足设计要求.     

TDI型红外探测器空间校正方法的设计与实现

时间延迟积分(TDI)型红外探测器作为第二代红外探测器,具有更高的温度灵敏度和更大的扫描成像视场.和面阵成像探测器相比,TDI型红外探测器必须在装置中加入扫描机构进行扫描成像,由于TDI型红外探测器光敏元在空间的位置交错排列,为了保证奇偶像元对同一目标成像,这就涉及到扫描方向与探测器奇偶像元空间匹配的问题.以480×6红外探测器为例,详细介绍了TDI型红外探测器光敏元的排列结构、工作方式以及空间校正的原理,给出了空间校正的算法和FPGA实现方法,并通过仿真和实验验证了方法的正确性.     

288×4长波红外探测器数据采集模块的设计

针对288×4长波焦平面红外探测器组件的特点,设计了一个数据采集模块,以FPGA为核心,为探测器提供时序与控制信号,同时对探测器输出的四路红外模拟图像信号进行高精度的模数转换,然后将红外数字图像信号向后端传送.实验结果表明,采集到的红外图像具有噪声低、稳定性好等特点.当探测器在293 K黑体的照射下,并且积分时间为19μs时,整个红外图像采集系统的平均噪声等效温差(NETD)在30mK左右.     

10 μm像元间距1024×1024中波红外探测器研制进展

小像元红外探测器已成为红外探测器技术发展的重要方向,像元尺寸减小可提高红外成像系统的探测和识别距离,降低红外探测器成本,减小系统尺寸、质量和功耗等。本文介绍了国内外小像元红外探测器研制进展,重点介绍了中国电科十一所研制的10 μm像元间距1024×1024规模小像元碲镉汞红外焦平面探测器组件。组件为n-on-p平面结构后截止波长5 μm、有效像元率达到99 %、量子效率达到60 %。     

288×4长波红外探测器关键驱动电路的设计

针对制冷型288×4长波焦平面红外探测器组件PLUTON LW K508的特点,设计了一个驱动模块,为探测器组件提供了时序与控制信号、模拟与数字电源、参考电平、制冷模式控制信号等。重点介绍了上电控制电路、GPOL电压产生电路、制冷模式控制电路等关键电路的设计原理与结构。实验结果表明,采集到的红外图像具有噪声低、精度高、稳定性强等特点。当探测器在293 K和353 K之间的黑体照射下,并且积分时间为19 μs时,整个红外图像采集系统采集到的图像噪声电压均值保持在0.4 mV以下。     

288×4长波红外探测器关键驱动电路的设计

针对制冷型288×4长波焦平面红外探测器组件PLUTON LW K508的特点,设计了一个驱动模块,为探测器组件提供了时序与控制信号、模拟与数字电源、参考电平、制冷模式控制信号等.重点介绍了上电控制电路、GpoL电压产生电路、制冷模式控制电路等关键电路的设计原理与结构.实验结果表明,采集到的红外图像具有噪声低、精度高、稳定性强等特点.当探测器在293 K和353 K之间的黑体照射下,并且积分时间为19μs时,整个红外图像采集系统采集到的图像噪声电压均值保持在0.4 mV以下.     

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。     

硫化铅红外探测器可靠性研究

硫化铅红外探测器是用于航空航天、军事等高科技领域可探测1~3μm波长微弱红外辐射的光敏器件。通过对硫化铅红外探测器的设计和工艺研究,在理论分析和工艺试验的基础上,优化探测器光敏元制膜材料配方、改进光敏元保护工艺以及红外探测器装配工艺,解决了器件在特殊环境下使用的性能稳定性和可靠性问题。从而为研制高可靠性硫化铅红外探测器找到了有效的途径。     

ASIC 技术在长线列TDI 红外探测器中的应用

针对长线列红外时间延迟积分(TDI, Time Delay Intergration)探测系统面临通道多、噪声大、体积大、质量重、功耗大等问题,提出了利用专用集成电路(ASIC, Application Specific Integrated Circuit)方法解决长线列红外TDI探测读出电路中面临的问题。通过实现由一款全定制ASIC芯片(8路红外信号调理芯片)和红外TDI探测器构建的红外探测扫描成像系统验证ASIC芯片可以解决长线列红外TDI探测系统中所面临的上述问题,整个系统噪声为1.42 mV,功耗为0.72 W。实现了读出电路的高集成化,减少设计复杂度和工作量,为微型化、小型化航天遥感卫星研发提供技术支持和实践基础。     

10 μm小间距红外探测器的铟柱生长研究

在10 μm小间距的条件下进行红外探测器的铟柱生长工艺,会得到铟柱高度不足的结果;本文针对这种情况,开展了小间距的铟柱生长研究,比较了在不同基片温度和蒸发速率条件下的铟柱高度,并分析了试验结果,得到了最优的生长工艺条件。     

10 μm间距红外探测器铟柱制备研究

小间距红外探测器目前已成为红外探测器技术发展的一个重要方向.用于连接探测器芯片与读出电路芯片的铟柱的制备工艺水平成为影响器件性能的一个重要因素.介绍了一种10μm间距红外探测器铟柱的制备工艺.新工艺采用多次铟柱生长结合离子刻蚀的手段,最终剥离和制备出高度为8 μm、非均匀性小于5％的10μm间距红外探测器读出电路铟柱,...     

8×4元TDI光导型HgCdTe红外焦平面组件的研制

介绍了8×4元时间延迟积分(TDI)光导型HgCdTe红外焦平面的工作原理,给出了组件结构、读出电路的电气结构图、时序驱动波形图.针对组件结构,阐明了组件电路的设计原则、提高动态范围的关键技术,最后讨论了组件存在的一些问题以及今后努力的方向.     

12 μm像元间距1280×1024碲镉汞中波红外焦平面探测器的制备及性能研究

武汉高德红外股份有限公司成功研制了像元尺寸为12 μm×12 μm的1280×1024大面阵碲镉汞中波红外焦平面探测器。在优化提升材料性能的基础上,突破了小像元钝化开孔、高密度小尺寸铟柱制备以及高精度大面阵倒焊等关键技术,成功制备出了1280×1024@12 μm碲镉汞中波红外焦平面芯片及组件。其盲元率小于0.5%,响应率非均匀性小于5%。F2探测器的平均噪声等效温差(Noise Equivalent Temperature Difference, NETD)为15 mK,平均峰值探测率为6×10¹¹ cm·Hzsup>1/2·W^-1。F4探测器的平均NETD为18.5 mK,平均峰值探测率为1.2×10¹² cm·Hzsup>1/2·W^-1。另外还提出了一种不稳定像元测试方法,即通过分析两点校正后的成像数据,并利用模块中值和空域噪声的比较,完成对红外图像中不稳定像元的检测和校正。结果表明,校正后的红外成像画质良好,在120 K时器件性能无明显降低。     

7.5μm像元间距红外探测器三维电极的制备与应用

采用现有读出电路电极生长设备和直写式光刻设备开发了三维电极的制备工艺。在制备过程中,首先在读出电路表面制备三维电极,在碲镉汞芯片端生长铟饼,然后通过倒装互连工艺可以实现7.5μm像元间距的1k×1k碲镉汞芯片与读出电路的互连。可变参数包括金属生长角度、生长速率、生长厚度以及金属种类等。经研究发现,通过该工艺制备的7.5μm像元间距的三维电极高度可达到3.8μm,高度非均匀性小于3%,可以经受7.6×10^-5 N的压力。三维电极的应用,降低了倒装互连工艺对HgCdTe芯片平坦度和互连设备精度的要求,大幅提高了7.5μm像元间距红外探测器的互连成品率。     

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。     

红外点元探测器扫描成像方法研究

针对传统红外面阵探测器成像存在分辨率低、视场范围窄、非均匀性的问题,提出一种基于红外点元探测器的扫描成像方法。该方法首先利用微型电机驱动扫描镜依次获取物体表面的红外热斑,经光学镜头聚焦到红外点元探测器,进行光电转换;然后经信号处理板采集、处理后生成红外灰度图像;最后利用多阈值分割的伪彩色映射模型,将灰度图像转换成伪彩色图像。实验结果表明：红外点元探测器扫描成像方法能够实现红外场景的大视场、高分辨率成像,且点元探测器加工制造简单,价格低廉,有效突破了传统大面阵成像的高昂成本限制,更加有利于红外成像技术的推广和应用。     

线阵TDI探测器成像中扫描速度偏差影响

线阵TDI探测器同步脉冲周期与扫描速度不匹配,会降低航空相机总体光学传递函数水平。分析扫描速度偏差与系统调制传递函数间关系,可为扫描系统设计与调试提供有效的评价准则。以某航空相机为例,介绍了线阵TDI探测器扫描成像原理,给出由扫描速度偏差计算系统运动光学传递函数的算法,并通过数值计算方法分析了扫描速度偏差对系统调制传递函数影响。实验结果表明,使用统计方法得到的系统运动调制传递函数计算结果与实际测量结果的误差在5%以内,可有效用于评价扫描速度偏差对运动调制传递函数影响。