Thermal radiation effect in near infrared single photon detector

<正>Aminiaturized near infrared single photon detector is demonstrated by integrating a thermoelectric cooler(TEC), a thermistor, and a planar type In Ga As/In P separate absorption, charge and multiplication structure single photon avalanche diode into a butterfly case. The performance of the device at different temperatures is tested. It can achieve 20.3% single photon detection efficiency and 1.38 k Hz dark count rate when the chip is cooled to 223 K. The test results show that even when...     

Spectral response of an injection-mode infrared detector

Large injection pulses are observed in simple circuits containing forward-biased silicon p-i-n (p⁺-n-n⁺) structures at liquid helium temperatures. The pulse rate is dependent on the intensity of infrared radiation incident on the device. The substantial voltage, current, and power output eliminates the need for on-chip or off-chip amplifiers. The first observation of the spectral response of such a detector as measured from 22 to 32 μm with a liquid-helium-cooled monochromator is reported. The response is similar to other extrinsic detectors and modulated by a multiple internal reflection interference pattern. The interference pattern and the origin of optical absorption are analyzed.     

红外探测器对高超声速飞行器的作用距离分析

为了对临近空间高超声速飞行器进行有效探测预警,计算天基红外探测器的作用距离。首先分析不同的对比度的区别,根据探测几何关系,考虑到目标、背景到探测器之间的大气透过率差异、路径辐射的影响,构建了基于表观对比度的作用距离模型,给出了逐步逼近的求解流程,同时指出模型中的参数仅是波长的函数,与探测距离无关。然后根据实际的飞行器和海洋背景,对天基红外探测器的作用距离进行仿真计算,仿真指出,侧视探测方向下可以取的最大的作用距离;相同速度和探测方向下,中波波段的作用距离均高于长波波段;随着飞行速度的增加,中波波段作用距离的增加量要大于长波波段。     

近红外波段激光调Q染料的结构与光谱

我们于1980年研制成功了BDN[双(4-二甲基氨基二硫代苯乙烯)镍]及BDN-PMMA(简称)染料片。它最突出的优点是光化稳定性及热稳定性好,因而工作寿命长。染料盒在31.2兆瓦/厘米~2功率密度下,可工作20万次以上;染料片在12次/分、输入能量8焦耳、输出23毫焦耳时已工作了3万次以上。 1981年,我们又研制出两种近红外波段的调Q染料。它们与BDN都是由NiS_4C_4H_4为核心而衍生出来的物质,总称为镍硫络合物。 随着激光波长向近红外波段的扩展,需要有各相应的调Q染料,以NiS_4C_4H_4为核可衍生出十几种材料,每种材料的最大吸收峰位置随取代基结构而异。     

高性能石墨烯/金字塔硅异质结近红外光探测器

石墨烯具有优异的光学性质和电学性质,在快速宽光谱光电探测方面有极大的潜力。本文设计并制备一种高性能石墨烯/n型金字塔硅异质结近红外光探测器。高质量石墨烯是采用化学气相沉积法制备的,通过湿法转移将其转移到n型金字塔硅表面,从而获得具有垂直结构的石墨烯/金字塔硅异质结器件。测试结果表明,在无光照条件下,器件的整流比达到了6.9×10⁵;在970 nm近红外光的照射下,电流开关比高达5.3×10⁴,电流响应度、外量子效率、光电压响应度和比探测率分别可达577.6 mA·W^-1、73.97%、1.26×10⁶V·W^-1和4.92×10¹²Jones。此外,器件具有快的响应速度,上升和下降时间分别为22μs和14.5μs。最后,还对器件稳定性进行研究,在空气环境中放置3个月后,光电流基本没有衰减,表明了器件具有优异的空气稳定性。     

红外标准传递探测器研究

红外辐射定标是红外遥感信息定量化的关键技术之一.从我国空间红外传感器的发展要求出发,结合国外基于绝对低温辐射计的红外辐射定标技术研究状况,研究了红外辐射定标对于标准传递探测器的性能要求,提出了常温电替代辐射计的设计方案.     

用于天文观测的InGaAs近红外探测器性能测试方法

基于天文红外探测器评价体系,利用改进的“光子转移曲线”测试方法,分别测试了液氮制冷和热电制冷的两款InGaAs近红外探测器的性能。NIRvana-LN光电子与输出数字量的转换因子为0.16ADU/e^-,读出噪声实测值是83 e^-,远高于标称值15 e^-;NIRvana的高、低转换因子分别为1.25ADU/e^-和0.097ADU/e^-,读出噪声分别为105 e^-和380 e^-;NIRvana在高转换因子档下暗电流实测值是415 e^-/s,大约是标称值的2倍。理论估算云南天文台两米环形望远镜在1.565 μm太阳磁场测量时的信号电子数约8800 e^-,在实测暗电流4.06 e^-/s,像元曝光时间20 ms,读出噪声83.59 e^-条件下,NIRvana-LN探测器信噪比为70。     

碲镉汞红外探测器电极接触研究北大核心CSCD

金属/碲镉汞电极接触是红外焦平面探测器的重要组成部分,对器件的性能与稳定性影响较大。然而在碲镉汞金属化过程中,金属离子能量较高将有可能对碲镉汞表面造成损伤。本文采用了离子束沉积系统生长金属电极,探究了束流、束压以及热处理等条件对碲镉汞红外探测器接触性能的影响。研究表明,碲镉汞在生长电极后表面会受到一定程度的损伤;随着离子能量的升高,对材料表面损伤加剧。在I-V曲线中,电极沉积损伤较大的器件表现出软击穿现象;在热处理后,在一定程度上可以修复电极沉积时能量过大造成的损伤,提高了电极接触性能。     

Study of the color detection of a-Si:H by transient response in thevisible range

A new technique of color detection based on time-resolved charge collection during transient response measurement using a hydrogenated amorphous silicon detector has been proposed and experimentally demonstrated. The method based on the material intrinsic wavelength-filtering properties is implemented in color sensing by transient response of a detector to a combination of basic color light and voltage pulse. Resulting transient responses under different illumination and bias voltage conditions confirm considerable accuracy of proposed method. In particular, the best agreement of measured and calculated transient response curves has been obtained by using the spectral response of all three primary colors in calculations. It was observed that the presence of blue light drastically reduces the transient response to a chromatic light illumination. Finally, a voltage pulse influence to the basic colors transient response was found     

高光谱红外探测器性能研究

介绍了高光谱用红外探测器的性能及使用情况,并将其与国外同类型高光谱红外探测器的关键指标(如信噪比、暗电流、读出噪声等)进行了对比测试分析。经过衬底去除工艺,短波探测器的光谱响应达到0.4~2.6 μm,平均量子效率超过75%,动态范围内响应线性度拟合曲线的R²值都大于 0.99,半阱信噪比可达到1600。该探测器的性能超过了国外报道的同类器件,满足我国高光谱应用需求。     

高光谱红外探测器性能研究

介绍了高光谱用红外探测器的性能及使用情况,并将其与国外同类型高光谱红外探测器的关键指标(如信噪比、暗电流、读出噪声等)进行了对比测试分析。经过衬底去除工艺,短波探测器的光谱响应达到0.4~2.6 μm,平均量子效率超过75%,动态范围内响应线性度拟合曲线的R²值都大于 0.99,半阱信噪比可达到1600。该探测器的性能超过了国外报道的同类器件,满足我国高光谱应用需求。     

近海面折射效应对红外探测距离的影响

基于近海面海气通量算法与抛物线近似方法建立光线传播轨迹数学模型,评估最大探测距离( MIVR),阐释蜃影出现的机制.通过数值分析以及海上对比试验验证,在相同的风速条件下,MIVR会随海气温差(△T)的减小而减小;当海气温差△T不变时,随着风速的增大,MIVR逐渐减小;△T越小,MIVR的递减量越趋于平缓;MIVR与高度...     

近红外1550 nm单光子探测器硬件电路设计

针对现有单光子探测器模块价格昂贵和体积大的不足,设计了基于 InGaAs／InP 雪崩光电二极管（APD）的便携式单光子探测器,给出了探测器温控模块和偏置电压源的设计电路,门控信号的产生和雪崩信号的提取由 FPGA 完成。实验结果表明：在200 MHz 门控条件且制冷温度为－55℃时,探测器的最大光子探测效率（PDE）约为16％,当探测效率为12％时,暗计数率（DCR）约为8．2×10－6／ns。     

红外探测器探测率的研究与分析

在介绍了红外探测器的组成与工作原理的基础上,分析了红外焦平面探测器的噪声等效功率、探测率对空间红外遥感器成像性能的影响,对红外焦平面探测器探测率的影响因素进行了深入研究。通过理论分析,探测率测量值受测试条件影响,积分时间、辐射源温度、背景辐射和1/f噪声等因素对探测器探测率的测试结果都有一定的影响。     

Chirp强度调制与近红外激光合成孔径雷达距离向处理

合成孔径激光雷达是利用同一孔径(望远镜)与目标作相对运动并采用信号处理方法来模拟孔径阵列,获得高方位(横向)分辨率的相干成像雷达.采用窄线宽的单频光纤激光光源和相干探测方法;发射光波被啁啾信号作幅度调制,接收后进行距离向脉冲压缩;激光雷达和目标相对运动引起的回波相位变化,由相关运算实现相位补偿和累加(孔径合成),以提高方位向分辨率.提出了新的工作体制:距离向啁啾信号调制在发射光波振幅(强度)上,方位向多普勒频移反映在回波光波相位(频率)上,便于解决距离向与方位向之间的耦合模糊问题.报道了中期实验成果:Chirp 射频信号调制激光强度,实现合成孔径激光雷达距离向的压缩.     

一种制冷型红外近景成像系统的无调焦设计

针对制冷型近景成像红外光学系统,讨论了近景系统调焦量对系统冷反射的影响,分析了在定焦近景成像系统中采用无调焦设计的必要性,以及如何选取合适参数提高系统景深、如何选取材料进行无热化设计从而实现无调焦的设计方法。基于320×256中波制冷探测器,设计了一个焦距为20 mm、F/4的无热化红外光学系统,该系统景深范围可以覆盖成像范围(1~10 m),且在-40~55℃的温度范围内实现无调焦清晰成像。     

碲镉汞红外探测器量子效率计算研究

首先分析了量子效率计算的相关方法,然后分析红外碲镉汞探测器测试过程。对器件进行电学性能测试及光谱响应测试基础上,利用测试方法和测试数据计算出探测器产生的电子数。再将实际电子数与理论分析的光子数相比,计算出探测器对不同红外波段量子效率,最高可达66 %,达到了国外同类型器件响应的量子效率指标。本文的研究为评价碲镉汞探测器的光电转换性能提供了一种有效的方法。     

New method for reducing the transient response time of an AC voltage detector

A new AC voltage detector based on the idea of sinusoidal AC rejection is proposed to reduce transient response delay. Theoretically, this detector has no delay time, so the DC output voltage can follow variations of the AC input voltage instantaneously. Its excellent transient response time can be used to improve the transient performance of an analogue closed loop controller. Considering practical applications, the effects of phase shift and harmonic distortion are also discussed and tested.     

红外焦平面探测器杜瓦组件杂散辐射研究

在对红外焦平面探测器杜瓦组件杂散辐射分析的过程中,建立了分析模型,通过对模型进行光线追迹,找到了窗片、滤光片、冷屏、探测器芯片的反射是产生杂散辐射的原因。针对这些原因,采取了相应抑制杂散辐射的方式,包括通过镀膜降低窗片、滤光片反射率,通过发黑、设计多层隔板来提高冷屏的吸收能力,通过在探测器芯片上制作可靠性高的微纳结构来降低表面反射率等,起到了较好的效果。     

Position dependence of the transient response of aposition-sensitive detector under periodic pulsed light modulation

A model based on sinusoidal steady-state analysis is developed for the position-sensitive detector (PSD), which is approximated as a distributed RC transmission line. This model is used to study the output response of the lateral effect PSD (i) when only one pulse-modulated light beam is incident and (ii) when two light beams of different wavelengths, with one beam modulated at a frequency f and the other beam modulated at a frequency 2f, are incident at the same time. The simulation shows, and experiments confirm, that the transient response of the PSD consists of a position-dependent dead time (time for the output current to sense the change in the induced photocurrent) and a position-independent exponential rise decay time. For the application of resolving the positions of two or more pulsed-modulated light spots, it is shown that there is a position-dependent upper limit on the usable modulation frequency. With the per-unit-length values chosen for the sheet resistance as R=315 Ω/mm and the junction capacitance as C=330 pF/mm, the modulation frequency limit is determined to be 20 kHz