640×512数字化InGaAs探测器组件

数字化InGaAs探测器是短波红外探测器技术发展的一个重要方向,它不仅可以提升系统的集成度,还可以提升成像系统的各项技术指标。通过将模拟-数字转换器（ADC）集成到读出电路中实现数字化读出电路是数字化InGaAs探测器的技术核心。文中介绍了640×512数字化读出电路的设计与实现,并与InGaAs探测器通过铟柱进行倒装互联形成了数字化InGaAs探测器组件。通过对探测器组件的测试得到读出噪声为230 μV,峰值量子效率为65%,在300 K温度下探测率为1.2×1012 cmHz1/2/W,在60 Hz帧频下功耗为94 mW。测试结果表明,数字化InGaAs探测器组件具有低读出噪声,高线性度,高传输带宽,高抗干扰性等特点。     

数字化红外焦平面技术

数字化红外焦平面技术是从探测器起所有信号处理都在数字域完成的红外热成像技术,是目前国际上最先进的新一代红外焦平面技术。通过将模拟-数字转换器（ADC）集成到读出电路中实现数字读出,配合数字传输和数字图像处理形成数字化红外焦平面技术。通过中波640×512数字化红外焦平面探测器读出电路、成像组件以及数字化红外焦平面热像仪的设计和测试,表明数字化红外焦平面技术具有接口简单、高抗干扰、高通道隔离度、低读出噪声、高传输带宽、高线性度、高稳定性等特点,是红外热成像系统的技术发展趋势。     

数字红外焦平面探测器（特邀）

相比传统的模拟红外焦平面探测器,数字红外焦平面探测器具有很多技术优势,是红外焦平面探测器技术的重要发展方向。首先,介绍了数字红外焦平面探测器国内外的研发现状,从信号处理以及应用的角度分析了模拟红外焦平面探测器与数字红外焦平面探测器的区别与特点;然后,又详细介绍了列级ADC数字读出集成电路以及数字像元读出集成电路的架构及具体电路模块,分析了数字读出集成电路的各模块电路及与性能的关系,并展望了数字读出集成电路的技术发展趋势。随着红外焦平面探测器向大面阵、小像元及高性能发展,对数字读出集成电路也提出更高的技术要求。通过读出集成电路架构以及模块电路的技术提升,列级ADC数字读出集成电路将普遍应用于大面阵、小像元红外焦平面探测器,而数字像元读出集成电路将普遍应用于长波红外焦平面探测器。     

像素级数字长波制冷红外焦平面探测器研究进展

介绍了美国、法国等西方红外强国在像素级数字化制冷长波红外焦平面探测器方面的研究现状及发展趋势。基于像素级ADC(模数转换)数字读出电路(ROIC)的不同实现架构,阐述了美国MIT实验室、法国Sofradir及CEA-Leti公司开发的像素级ADC数字读出电路原理及像素级数字化长波制冷红外焦平面探测器的最新研究成果。最后介绍了昆明物理研究所在像素级数字化制冷长波红外焦平面探测器研究方面取得的最新进展。昆明物理研究所突破像素级ADC设计等关键技术后,研制出320×256(30?m中心距)像素级数字读出电路,并与相同规格的长波制冷红外焦平面探测器互连,主要性能参数与国外同类像素级数字化长波焦平面探测器相当。     

高光谱用中波红外焦平面探测器组件

本文介绍了高光谱用中波2048×256红外焦平面探测器组件的研究结果.中波2048×256红外焦平面探测器由单片中波1024×256红外焦平面探测器拼接而成,采用非真空密封的高光谱相机集成封装结构.经测试,中波2048×256红外焦平面探测器组件各项功能正常,性能良好.     

红外焦平面探测器数字读出电路研究

读出电路是红外焦平面探测器组件的重要组成部分,其性能对探测器乃至整个红外成像系统的性能有重大影响.随着硅CMOS工艺的发展,数字化读出电路以及读出电路片上数字信号处理等功能得以实现,能够大幅度提高红外焦平面探测器的性能.以红外焦平面探测器对读出电路的要求入手,分析了读出电路各性能参数对红外焦平面探测器性能的影响,介绍了读出电路的数字化技术及各种实现方式以及数字积分技术.CMOS技术的发展使得数字积分技术在红外焦平面探测器读出电路中得以实现,有效解决了读出电路的电荷存储容量不足的问题,极大地提高了探测器性能.     

红外焦平面探测器组件老化试验系统的研制

介绍了红外焦平面探测组件老化试验系统的研制,该系统能够在无人值守情况下自动完成多种预设的老化试验。试验结果表明系统在提高试验效率同时还具有良好的稳定性和可扩展性,易于推广应用,为红外焦平面探测器组件的筛选和老化试验提供了技术平台。     

第三代红外焦平面探测器读出电路

对红外探测器不断增长和提高的需求催生了第三代红外焦平面探测器技术。根据第三代红外探测器的概念,像素达到百万级,热灵敏度NETD达到1 mK量级是第三代制冷型高性能红外焦平面探测器的基本特征。计算结果表明读出电路需要达到1000 Me－以上的电荷处理能力和100 dB左右的动态范围（Dynamic Range）才能满足上述第三代红外焦平面探测器需求。提出在像素内进行数字积分技术,以期突破传统模拟读出电路的电荷存储量和动态范围瓶颈限制,使高空间分辨率、高温度分辨率及高帧频的第三代高性能制冷型红外焦平面探测器得到实现。     

1280 × 1024，10 μm数字红外焦平面读出电路设计（特邀）

焦平面红外探测器的数字读出是其发展的一个重要方向,相比传统的模拟红外焦平面探测器,数字红外焦平面探测器具有诸多优势。数字红外焦平面探测器的核心在于数字读出电路。文中详细介绍了1280 × 1024, 10 μm数字焦平面读出电路的设计和实现。通过对读出电路的测试得到其噪声为157 μV,在50 Hz帧频下功耗为165 mW,列级固定图案噪声为0.1%。所设计的数字读出电路与短波红外探测器成功实现了倒装焊互连并完成了成像,所成图像清晰、细节丰富。测试结果和探测器成像效果表明,所设计的数字读出电路具有低噪声、高传输带宽、高抗干扰性等特点,有助于提升红外焦平面探测器的各项性能。     

动能拦截器红外焦平面探测器特点分析

在反弹道导弹武器系统中,动能拦截器是目前最成功的技术.国外动能拦截器普遍采用了以红外焦平面探测器为核心的红外导引头.从动能拦截器的应用和需求背景出发,分析了导引头红外焦平面探测器应具备的主要技术特点.     

一种基于FPGA的红外探测器模拟器的设计

红外探测器模拟器可以在多个场合代替探测器使用,可以减少价格高昂的红外探测器不必要的损伤,因此具有很高的实用价值。本文介绍了一种以Xilinx公司FPGA芯片作为核心,配以D/A转换器的红外探测器模拟器的设计方法,给出了FPGA内部的详细设计,并对模数混合电路制版时的注意要点进行介绍。     

InSb红外焦平面探测器结构应力的ANSYS分析

借助有限元软件系统分析了铟柱取不同直径时红外探测器整体结构的应力分布.模拟结果表明,在固定铟柱高度的前提下,当铟柱直径以2μm的步长从36μm减小到18μm的过程中,InSb芯片上的最大应力值呈现出先减小,后线性增加的趋势,但铟柱上应力最大值始终保持在15.7MPa左右,且分布几乎不变.S i读出电路上的应力小于InSb芯片上的应力值,变化趋势类同于InSb芯片上应力的变化趋势.铟柱直径取30μm时,InSb芯片和S i读出电路上的应力均达到最小值260MPa和140MPa,整个器件的应力分布在接触区呈现明显的集中性、均匀性,分布更合理.     

热释电非制冷红外焦平面探测器热绝缘结构

热释电非制冷红外探测器由于具有可靠性高、成本低、无需制冷等优点,使其得到了广泛应用.在热释电探测器中,热绝缘结构具有红外热转换、机械支撑和热隔离等作用.良好的热绝缘结构是减小探测器热导率和改善其性能的关键.采用半导体光刻技术和牺牲层技术,在硅基底上制备了由牺牲层和Si3N4薄膜组成的微桥结构,该方法使探测器的微桥结构的...     

高光谱用长波红外焦平面探测器组件

介绍了高光谱用长波1024×256红外焦平面探测器组件的研究结果。长波红外焦平面探测器芯片基于液相外延碲隔汞薄膜材料制造,读出电路基于035μmCMOS 50 V工艺设计,采用非密封型与高光谱相机集成的探测器封装结构。经测试,长波1024×256红外焦平面探测器组件各项功能正常,性能良好。     

InSb凝视红外焦平面组件研制和应用

研制成功了采用光伏InSb二极管列阵工艺、直接注入Si CMOS读出电路、微型玻璃杜瓦和微型节流制冷机的 6 4× 6 4元InSb红外焦平面组件。焦平面组件平均探测率约 1× 10 11cmHz1 2 W-1,平均量子效率约 72 %,响应率非均匀性约 18%,无效像元率约 0 .5 %。其性能参数满足红外成像制导的技术要求 ,已成功进行了凝视红外成像探测系统外场试验。     

共用桥腿式高性能非制冷红外焦平面探测器研究

研制出一种新型微桥结构的氧化钒非制冷红外焦平面探测器。该微桥结构采用列相邻像素共用桥腿的方式,极大地增加了桥腿长度,减小热导,能有效提高像元响应率并降低噪声等效温差（NETD）。同时该微桥结构采用双层工艺,增加桥面及氧化钒面积,提升填充率,进一步提升探测器性能。探测器器件阵列采用384×288,像素为12 μm,读出电路采用逐行积分、逐列输出模式,封装方式采用高可靠性的金属真空封装。测试结果表明,探测器的NETD不大于15 mK,响应率大于44 mV/K。其性能指标可以满足民用、军用等领域的应用需求。     

红外焦平面探测器中间层杨氏模量提取研究

为系统研究热冲击下InSb焦平面探测器的形变规律,需借助多层材料形变分析方程组求得其形变解析解。本文在分析、模拟双组份弹性材料均匀混合后其等效杨氏模量随体积分数变化趋势的基础上,借助有限元软件ANSYS对InSb焦平面探测器中间层等效杨氏模量的提取进行系统研究。分析结果表明,直接采用线弹性材料模型模拟的结果与真实材料的等效杨氏模量相去甚远,需用黏塑性模型方能给出符合实际的中间层等效杨氏模量;在InSb焦平面探测器典型结构设计中,中间层的等效杨氏模量随体积分数的演化规律可用线性方程描述,这为后续探测器结构优化提供了理论分析模型支撑。     

非制冷红外焦平面探测器热敏薄膜技术研究进展

近年来红外探测技术在军事和民用领域得到了迅速的发展,非制冷红外探测器以其低成本、小型化、非制冷等优势在红外探测系统发展中占据着重要的地位。本文总结了国内外非制冷红外探测器的发展现状,分析了两种主要的非制冷红外探测器技术路线的特点及差异,并给出了这两种技术路线后续发展趋势。     

温度冲击下背向集成微透镜阵列红外探测器热应力分析

针对温度冲击下红外探测器芯片的高碎裂几率问题,借助ANSYS分析软件,对背向集成微透镜阵列锑化铟探测器热应力随阵列规模的演变规律、以及64×64大面阵探测器热应力及其分布进行了研究.首先针对8×8小面阵背向集成微透镜阵列锑化铟红外探测器进行热应力分析,得到芯片上最大应力值达到最小时探测器的结构参数.以此为探测器典型结构参数,使阵列规模从8×8倍增到64×64,从而在较短的时间内得到温度冲击下探测器中热应力随阵列规模的演变规律,以及64×64探测器的热应力值及其分布.结果表明:背向集成微透镜阵列锑化铟红外探测器最大应力值出现在锑化铟芯片上,并随阵列规模的增大近似呈线性增加,显示出热应力与阵列规模的相关性.在64×64红外探测器中,锑化铟芯片上表面热应力明显集中在微透镜边缘区域,铟柱阵列上表面热应力分布呈现出由外至内的环状梯度分布,而其它接触面上的热应力分布则呈现出明显的均匀性、集中性.