用于远红外相干探测的热释电探测器

介绍了热释电探测器在托卡马克(tokamak)等离子体远红外激光干涉诊断中的应用,指出Fabry—Perot干涉效应对探测器性能的影响,并作了实验验证。提出在高温等离子体实验条件下,热释电探测器的一些设计考虑。     

横向热导限制的热释电探测器的噪声等效功率

给出受横向热导温度涨落限制的热释电探测器噪声等效功率的解析表达式,计算分析了横向热导对热释电探测器噪声等效功率的影响,并与已发表的近似结果作了比较.     

新型热释电单晶材料与红外探测器的研究

主要阐述了当前热释电红外探测器的发展状况,并重点介绍了我国尤其是我们在新型热释电材料以及红外探测器方面的主要进展和成果。弛豫铁电单晶是一类具有优异压电性能的新型材料,同时我们发现该类晶体还具有优异的热释电性能。我们所生长的PMNT单晶的热释电系数超过15.3×10^-4cm^-2.K^-1,Mn-PMNT的介电损耗降至0.0005,探测优值达到40.2×10^-5Pa^-1/2,高居里温度点单晶PIMNT的居里温度达到180℃以上。与合作单位一起利用该类晶体研制的红外探测器的性能远优于利用传统热释电材料（如LiTaO₃）制作的探测器,其比探测率达到1.07×10⁹ cm·Hz^1/2/·W^-1,说明利用该新型弛豫铁电单晶制作的红外探测器具有广阔的应用前景。     

用于热释电探测器的自适应噪声消除法

本文讨论应用一种叫做自适应噪声消除的信号处理技术来解决热释电探测器输出的噪声电平问题。考虑到探测系统与自调制源的关系,可以把输入信号看成是伪周期的。把自适应行增强器和尖峰序列输入这两种形式的自适应处理技术加以对比,证明这两种方法能改进信噪比,从而提高探测器性能。     

用热电器件实现的红外二氧化碳分析仪

文中介绍了一种采用钽酸锂热释电探测器作光电转换器件的红外二氧化碳浓度分析仪。描述了该仪器的基本原理与结构。该仪器基于朗伯－比尔定律，采用双光束结构、温度补偿、单片机数据处理及选用高性能的钽酸锂热释电探测器关键技术，能够对二氧化碳气体的浓度进行准确、有效的测量和分析。     

热释电探测器外电路的抗干扰设计

通过对激光光斑测量热释电探测器外电路的研究,结合热释电探测器的工作原理,深入分析了出现干扰的原因,并设计出热释电探测器的抗干扰外电路.试验验证了该电路既可以减少光热电转换中的干扰,又能够提高信号输出幅度和信噪比,从而提高了系统的测量精度.     

声表滤波器热释电效应的研究

该文分析了热释电效应产生的机理,极化强度与温度变化的关系,进而分析了钽酸锂和铌酸锂的热释电效应,这两种材料是制作声表面波滤波器的基片材料。取3只128°铌酸锂白片样品数进行试验,当温度变化时,热释电效应引起静电放电一般约为6V,但有1只器件在温度变化到-50℃左右时,会出现振荡波形峰-峰值约在25V的最大波形,这些静电会对声表面波器件本身或后级电路造成严重影响。通过分析静电放电失效模式,提出了器件防静电的方法。最后,验证了声表面波滤波器使用还原基片用于防静电的方案。     

复合热释电薄膜红外探测器的研究

热绝缘结构是热释电红外探测器的关键技术之一."复合热释电薄膜红外探测器"是用多孔SiO2薄膜来绝热的,这种无空气隙的新型结构被认为具有更高的机械强度和可靠性.采用溶胶-凝胶技术制备了热导率极低的多孔SiO2薄膜,用金属有机物热分解法制备了优质的铁电薄膜,实现了"复合热释电薄膜"热绝缘结构,获得的星探测率最大值达9.3×107cm.Hz1/2/W.通过快速热处理工艺的采用,提高薄膜一次成膜厚度的研究,改善了薄膜制备与微电路工艺的兼容性.研究了多孔膜厚度、孔径分布与探测率的关系,探讨了镍酸镧(LNO)薄膜作为缓冲层、红外吸收层和上电极的多功能作用.结果表明:孔径分布小的多孔膜有利于探测器性能的提高.在此结构中,存在热性能和电性能的折中问题,多孔膜厚度有一个临界值.LNO薄膜的引入,可以改善性能、简化结构和工艺.讨论了低温铁电薄膜的制备和性能,以及与微电路实现单片集成等问题.     

基于钽酸锂晶片的太赫兹热释电探测器

针对自由空间和波导传输太赫兹辐射功率兼容测试的需求,开展了光敏面直径为10 mm的多功能太赫兹热释电探测器的相关研究。通过有限元分析及热电耦合仿真设计,建立了敏感元件由100 μm 厚的钽酸锂（LiTaO₃）晶片和碳纳米管吸收层组成的太赫兹热释电探测器模型;采用优化的精确减薄抛光和剥离等关键工艺,重点攻克了采用大晶片多阵列方式制作LiTaO₃基太赫兹热释电探测器敏感元件的工艺难题,并完成了太赫兹热释电探测器的研制。在设定条件下,该探测器的响应度为371.8 V/W,噪声等效功率为0.34 nW/Hz^1/2。实验结果表明,设计并制作的太赫兹热释电探测器的集成度高、响应度良好、噪声等效功率低,能够有效解决大光斑太赫兹光束功率测试问题。     

钽酸锂薄膜红外探测器探测性能的模拟研究

建立了热释电钽酸锂薄膜红外探测器理论模型,用五层薄膜系统模拟了探测器结构,用钽酸锂晶体参数,模拟了探测器结构参数与探测率等性能指标之间的关系,研究了硅衬底厚度和钽酸锂薄膜厚度对探测器性能的影响。模拟结果显示,硅衬底彻底腐蚀形成悬空结构是减小探测器热传导损耗的最有效途径;热释电钽酸锂膜层越薄,器件探测率越高。探测器电压响应同时取决于钽酸锂膜层厚度和探测器外接电路参数。使探测器整体性能最佳的钽酸锂膜层厚度为1～2μm。     

The pyroelectric detector of infrared radiation

The pyroelectric detector is a thermal sensor of infra-red radiation requiring no bias. While in principle a pure capacitor (hence theoretically noiseless), the detector has a varying noise contribution as a function of frequency due to a load resistor, series loss resistance, and amplifier. The actual sensor is a pyroelectric crystal exhibiting spontaneous polarization. The spontaneous polarization and dielectric constant of the crystal are temperature-dependent. A change in incident power raises the detector temperature causing an electric charge to appear across the electroded surfaces cut perpendicular to the crystal's ferroelectric axis. Under open circuit conditions, a voltage is obtained which is ultimately neutralized by current flow through the leakage resistance or load resistor. The evacuated detector package incorporates an electroded flake of triglycine sulfate mounted on a substrate of low thermal and electrical conductivity, a field effect transistor, load resistor, and an infrared transparent window. Data on the detectivity, responsivity, and noise as a function of frequency and area are presented. Polycrystalline pyroelectric detectors of TGS are feasible and simplify the construction of arrays and mosaics. Applications of the pyroelectric detector to date have been in a multielement line scanner, thermal imaging camera, spectrometer, and laser calorimeter.     

Submillimeter laser interferometry with pyroelectric image recording

The interferometer with a submillimeter laser and standard pyroelectric TV camera for visualization of interference fringe pattern is described. Problems typical for the development of such interferometer are solved by choosing of a proper arrangement and a mutual spacing of its elements with respect to laser. The interferograms of a teflon wedge and an arcing plasma are presented as an example.     

非制冷红外探测器用热释电材料的研究进展

分析了热释电非制冷红外探测技术的优势,介绍了当前应用较广泛的各种非制冷红外探测器用热释电材料,即单晶材料、高分子有机聚合物及复合材料和金属氧化物陶瓷及薄膜材料,并预计了热释电材料的发展趋势.指出了铁电性热释电陶瓷材料的优越性,其应用分为正常热释电体、介电测辐射热型热释电体和弥散相变热释电体,并分别列出了具有代表性材料的研究结果.最后,指出了研究高性能、大尺寸、易加工的热释电薄膜材料的制备技术,是未来红外探测器用热释电材料的发展的关键;并在此基础上结合半导体集成3-艺,制备高性能、大规模的热释电红外焦平面阵列.     

Homodyne detection of infrared radiation from a moving diffuse target

Experiments have been performed in which the radiation from a CO2laser was coherently detected after being scattered from a moving diffuse reflector. This is generally the configuration of an infrared laser radar. The power-spectral-density of the heterodyne signal was measured and its width was shown to agree with the calculated value based on a theoretical model for the process. Expressions are obtained for the ratio of heterodyne signal bandwidth to heterodyne frequency for the cases of focused radiation, unfocused radiation, and for a typical radar configuration. In most cases, the heterodyne signal is found to possess a narrow-band character. The probability density of the signal envelope was also measured for a known scatterer (providing Gaussian scattered radiation) and was found to be Rayleigh distributed, as expected. The power-spectral-density and envelope probability distribution provide information about a scattering medium or target which cannot be obtained from average-value measurements of the heterodyne signal-to-noise ratio. This information is useful for communications applications, infrared radar, and heterodyne spectroscopy experiments. Finally, a simple and direct method of obtaining information about the statistics of an incident radiation field (which does not involve photocounting) is discussed.     

大功率CO2激光器尾镜取样功率测控的研究

激光功率是激光器中最基本的参数,激光功率的稳定、准确将对激光加工等领域产生直接而巨大的影响.在大功率CO2激光器功率测控系统中,采用尾镜即全反球面镜漏光进行激光功率采样,并通过西门子S7-200PLC实现对整个系统的激光功率测控,可以有效提高对激光器的控制精度和稳定性,且不影响激光输出     

硅基PZT 热释电厚膜红外探测器的研制

在(100)单晶Si 衬底上,采用MEMS 工艺和丝网印刷方法制作了锆钛酸铅(PZT)厚膜热释电红外探测器,深入研究了PZT 厚膜材料的制备方法与器件加工工艺。采用四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液腐蚀Si 衬底制备硅杯结构。为防止Pb 和Si 相互扩散,在Pt 底电极与SiO2/ Si 衬底之间通过射频反应溅射制备了Al2O3 薄膜阻挡层。采用丝网印刷在硅杯中制备了30 m 厚的PZT 材料,并用冷等静压技术提高厚膜的致密度,实现了PZT 厚膜在850℃的低温烧结。PZT 厚膜在1 kHz、25℃下的相对介电常数与损耗角正切分别为210 和0.017,动态法测得热释电系数为1.510-8Ccm-2K-1。最后制备了敏感元为3 mm3 mm 的单元红外探测器,使用由斩波器调制的黑体辐射,在调制频率为112.9 Hz 时测得器件的探测率达到最大值7.4107 cmHz1/2W-1。     

CO2激光治疗耳鼻咽喉部乳头状瘤

目的本文报道CO2激光治疗耳鼻咽喉部乳头状瘤172例,并取得满意的疗效,它是一种简单和有效的方法.方法172例鼻部乳头状瘤45例,耳部乳头状瘤39例,咽部乳头状瘤82例,喉部乳头状瘤6例.治疗局部或全身麻醉后,以连续输出功率为4～20W的CO2激光切割及气化肿瘤,切取获得标本可供病理切片.术后创面有一层凝固膜,约2～3周,创面痂膜自行脱落,周围上皮移行愈合,创面伤疤平整.结果治愈率达100%.讨论CO2激光治疗耳鼻咽喉部乳头状瘤的优点(1)生物组织含70%～90%的水分,激光气化肿瘤,对邻近组织基本不受影响,不妨碍伤口Ⅰ期愈合,(2)激光切割和气化肿瘤后,可最大限度保存原有器官的功能,不造成组织缺损,(3)激光能封闭和凝固肿瘤组织周围的血管,术时出血少,(4)激光是无菌切口,很少引起伤口感染,(5)手术简单,痛苦少.     

自聚式CO2激光器

本文提出一种新型的自聚式CO2激光器，该激光器的输出透镜一方面起激光谐振腔作用，另一方面起激光束的聚焦作用，使小功率CO2激光器应用更加实用化。     

基于面阵式探测器连续太赫兹波三维层析成像

太赫兹波层析成像技术是利用太赫兹波的穿透性对样品进行旋转投影数据采集,通过层析重建算法获得样品的二维横截面图,并实现样品的三维内部结构图的重构。本文介绍了基于面阵式探测器连续太赫兹波层析成像系统。该成像系统的优势在于利用了面阵式探测器记录二维投影数据,相比扫描层析成像系统,提高了投影采集速率。为了获得高精确度的二维投影数据,利用角谱衍射传播算法将二维投影图传播至样品后表面,实现抑制太赫兹波在物体外部衍射效应,最终利用滤波反投影算法重建出高保真的样品三维内部结构图,并进一步探索了基于面阵式探测器的连续太赫兹波层析成像技术在无损检测和安全检测上的可行性。     

小型TEA CO2激光器的温度特性

对小型TEACO2激光器的输出脉冲能量与温度的关系进行了实验测试和理论分析,结果表明,在一定温度范围内激光输出脉冲能量随温度的升高而近似线性下降。