面阵探测器对风云四号大气垂直探测仪的影响

进行大气科学研究的傅里叶变换光谱仪,必须具备高分辨率、高准确度的精细光谱才能对温度、压力和浓度等物理量进行反演。干涉仪中光线的离轴效应使仪器光谱函数发生变化。采用直接计算干涉调制函数的方法,研究了面阵探测器各个探测元离轴位置对光谱函数形状的影响;针对干涉仪使用的16×4元面阵探测器,模拟探测元不同位置的光谱函数参量的特性,结果将在仪器光谱定标中得到应用。     

面阵探测器相连缺陷元识别定位

面阵探测器相连缺陷元的光电信号与正常元基本相同,因此采用现有面阵测试方法无法识别相连缺陷元.针对相连缺陷元的特点,提出了借助改变面阵探测器光电响应的方法来实现相连缺陷元的识别定位.实验结果表明,该方法使面阵探测器分为两个不同透过率探测单元,多元相连缺陷元响应电压是相对应的两个不同透过率探测单元响应电压之和的平均值.采用MATLAB软件对测试数据进行分析处理,分析结果清晰给出缺陷元诸如个数、形状和位置等详细信息.采用本方法面阵探测器相连缺陷元可以被显著识别定位.研究结果为今后的面阵探测器评测与可靠性提高提供了参考.     

线激光辅助面阵CCD光学成像弹丸位置解算模型北大核心CSCD

针对典型光电测试系统光幕结构复杂、测量精度低的问题,本文提出一种线激光辅助面阵CCD光学成像方法测量弹丸的位置信息;通过分析弹丸穿过激光光幕在面阵CCD上的成像原理,给出弹丸成像所占面阵CCD像元位置信息与弹丸空间位置的关联函数,结合线阵列光电探测器接收弹丸过幕信号的编码点位置,构建弹丸空间位置解算模型;根据仿真分析,在1 m×1 m探测区域内x,y坐标最大误差均小于3.5 mm;通过与木板靶测试进行对比实验,验证了激光辅助面阵CCD光学成像测量弹丸位置信息的科学性和正确性。     

微弱光谱信号低噪声信息获取和处理技术研究

对温室气体进行全球范围的高精度监测,获取高可靠有效数据,是实现对温室气体排放进行监控的基础。为了实现温室气体的亚纳米高光谱分辨率光谱探测,需要保证高光谱温室气体监测仪探测系统具有高信噪比。围绕仪器信号链路的关键模块——InGaAs面阵探测器的信息获取与处理模块,开展了微弱光谱信号低噪声信息获取和处理技术的研究。设计了微弱光谱信号低噪声信息获取和处理系统,并深入研究了影响光谱探测系统噪声的重要因素。通过构建谱段信噪比模型,并采用小带宽运放电路和AD多次采样方法降低电路噪声,系统在1.61μm谱段0.07nm光谱分辨率下,典型能量值为1.91W/(μm·m²·sr),信噪比(SNR)达340。实验结果表明,系统噪声均方差(RMS)值为8.1LSB,优于10LSB(4.9mV噪声),实现了高光谱温室气体监测仪对亚纳米微弱光谱信号探测的高信噪比需求。该低噪声信号获取与处理技术为InGaAs面阵探测器在温室气体监测应用领域的微弱光谱信号探测打下了基础。     

基于面阵CCD的MAX-DOAS系统性能研究

介绍了自制的地基多轴差分吸收光谱系统,该系统采用二维面阵CCD探测器,将不同水平仰角所接收的光信息分布在面阵CCD的不同区域,实现了对不同水平仰角痕量气体的同时测量,并对系统中面阵CCD探测器的偏置、暗电流、噪声、响应线性以及成像光谱仪的分辨率、光谱范围等性能进行了测试.给出了该系统对不同观测水平仰角下大气O3的监测结果,结果表明此多轴差分吸收光谱系统能够满足大气监测的要求.     

用于识别面阵探测器相连缺陷元的新型光学滤光片

相连缺陷元识别一直是面阵探测器研究难点。面阵探测器相连缺陷元的光电信号与正常元基本相同,因此采用现有面阵测试方法无法识别相连缺陷元。提出了一种新型光学滤光片来识别面阵探测器中的相连缺陷元。在提出的滤光片结构中,有两种不同透光率、且交错排列的阵列组成。采用该滤光片后,相连缺陷元的响应电压值是正常单元响应电压的50%,面阵探测器相连缺陷元可以被显著识别。     

60°二维指向镜的面阵相机几何模型标定方法

三轴稳定静止轨道面阵相机需要对一定视场内的目标进行搜索和跟踪,常采用二维指向镜与面阵探测器结合的"凝视"成像的技术方案。但是具有二维指向镜的面阵相机像面存在畸变和像旋等问题,影响目标跟踪定位精度。对60°二维指向镜的面阵相机进行了畸变校正和像旋校正,提出基于内外方位元素结合的几何模型实验室标定方法。通过对指向镜法线、南北轴、东西轴的共计13个误差项进行解算优化,平均误差为0.74像元,满足实际使用需求。     

超导红外技术的发展概况及应用前景

一般半导体红外探测器的性能只对一定的波长范围有响应，而超导红外探测器就不存在这一缺点，它在紫外、红外、亚毫米波、微波波段都能保持高灵敏度和极快的响应速度。８０年代中后期，单元超导红外探测器的ＮＥＰ已达１０＾－１２ＷＨＺ１／２。近１０多年来，超导红外探测器已经实现了从单元到线列、面阵的过渡，９０年代初，８×８元和４×１２８元面阵已经成熟，更大规模的面阵也在试验中。另外，在超导红外焦平面列阵中已采用了     

改进的五元十字炸点声定位算法研究

针对四元十字阵声定位算法精度易受探测目标方位角影响的问题,提出采用基于五元十字阵被动声定位算法.根据试验测试特点,研究了五元十字阵探测阵元间的空间关系及TDOA被动声定位算法的特点,建立改进的五元十字阵被动声探测模型.利用微分法从炸点方位角和探测阵元间距两方面分析系统测量误差.经仿真分析和试验验证了炸点方位角只有在与X轴成1.5rad时对目标的定位误差影响较大,以及炸点定位误差随着探测阵元间距的增大而减小,对空中炸点被动声定位的实际工程应用具有重要的理论指导意义.     

航天先进红外探测器组件技术及应用

随着航天遥感应用对探测目标的波段特性、空间分辨率、辐射分辨率、时间分辨率以及可靠性等要求的不断提高,作为航天遥感仪器核心部件的光电探测器,需要向扩展波长范围、提高光电性能、改善光谱形状、减小光敏元尺寸、增加器件规模、提高寿命和可靠性等方向发展。文中从空间多光谱红外探测器、光谱定量化、红外焦平面探测器可靠性封装、新型短波红外探测器等4个方面,介绍了中国近年来研制的一系列航天先进红外探测器组件所涉及的基础研究工作及其在气象卫星等航天应用的进展。     

光学玻璃材料的破坏和折射率变化的测量研究

介绍了一套用Nomarski干涉仪测量、面阵CCD摄像、微机实时监控记录光学玻璃材料在激光作用下破坏的装置,并对试验室原有的Nomarski干涉仪进行了优化设计,提高了它的探测灵敏度,使整套设备更加小型化.     

InSb面阵探测器铟柱缺陷成因与特征研究

通过基于正性光刻胶的不同像元尺寸铟柱阵列及器件制备,研究In Sb面阵探测器铟柱缺陷成因与特征.分别研制了像元尺寸为50μm×50μm、30μm×30μm、15μm×15μm的面阵探测器的铟柱阵列,并制备出In Sb面阵探测器,利用高倍光学显微镜和焦平面测试系统对制备的芯片表面形貌、器件连通性及性能进行了检测与分析.研究结果表明:当像元尺寸为50μm×50μm时,芯片表面形貌和器件连通性测试结果较好;随着像元尺寸减小,芯片表面会出现铟柱相连或铟柱缺失缺陷,器件连通性测试结果与表面形貌相吻合.铟柱相连缺陷是由光刻剥离时残留铟渣引起的铟相连造成;铟柱缺失缺陷是由光刻时残留光刻胶底膜引起的铟柱缺失造成.器件相连缺陷元的响应电压与正常元基本相同,缺失缺陷元的响应电压基本为0,其周围最相邻探测单元响应电压相比正常元增加了约25%.器件缺陷元的研究结果,对通过优化探测器制作水平提升其性能具有重要参考意义.     

热释电探测器

美国Scitec仪器公司推出各种用于气体分析和科学研究的热释电红外探测器。这些在室温下工作的红外探测器采用先进的离子束蚀刻技术,其探测率可高达10^9,而其颤噪效应却很小。目前该公司所推出的式样包括双通道和四通道、单元和多元以及标准的128元线阵（像元间距为100μm）探测器。根据客户的要求,该公司也可定制具有不同形状和尺寸并配有任何红外滤光片或集成光具的热释电探测器,其中包括像元数为256元、像元间距为50μm的线阵探测器。     

基于自调整映射法则的矩形稀布阵列优化方法北大核心CSCD

针对多约束条件下的矩形稀布阵列优化问题,提出了一种基于自调整映射法则的矩形稀布阵列优化方法。该方法首先提出一种新的最优化问题用于确定阵元坐标矩阵维数以平衡放置阵元数的自由度和阵列孔径可调整空间,并引入用于稀疏阵元的阵元状态矩阵;其次,构建自调整映射法则,对矩形阵列不同方向进行相应的映射,并对阵列短轴方向进行自调整,使得阵元位置满足最小阵元间距,避免出现不可行解;然后,通过粒子群优化算法优化阵元位置得到最优阵元坐标;最后,考虑适应度函数为单波束指向和多波束指向,对算法进行仿真验证。仿真结果发现该算法可以满足多约束条件并有效降低阵列的峰值旁瓣电平,从而提高矩形稀布阵列的性能。     

32×32面阵InGaAs Gm-APD激光主动成像实验

近十年来,由于盖革模式APD焦平面探测器在探测灵敏度、空间分辨率和距离分辨率等方面的优势,使得面阵APD激光主动成像技术成为国际上的研究热点。考虑到大气传输特性,InGaAs材料或者HgCdTe材料的面阵APD探测器成为研制首选。在国内自研InGaAs材料的3232像元Gm-APD基础上,搭建了一套1 570 nm激光主动成像实验平台,在成像帧频1 kHz、单脉冲能量2 mJ条件下,获得了外场3.9 km目标的轮廓像,在720 m处能获得目标的清晰表面结构距离像。通过该外场实验,证实了国内自研的面阵Gm-APD探测器性能良好,能够演示外场激光主动成像功能。实验结果表明,1 570 nm面阵APD激光成像雷达成像性能良好,能够实现远距离目标遥感探测,为未来实际应用奠定了良好的研究基础。     

面阵CCD光谱响应测试及不确定度评估

基于单色仪法对面阵CCD进行光谱响应测试,并对测试结果的不确定度进行全面评估。介绍单色仪法测试CCD光谱响应的原理;选用硅陷阱探测器作为标准探测器,搭建测试装置,得出400~1000 nm波段内面阵CCD光谱特性参量,其中峰值波长为602 nm,中心波长为580 nm,光谱带宽为402 nm;以632 nm处光谱响应测试为例,建立不确定度评估模型,分析了包括面阵CCD辐照度响应非均匀性、溴钨灯稳定性、单色仪出射波长重复性和准确度以及图像采集处理系统的稳定性对测试的影响。应用模型计算得出测试结果的合成标准不确定度为4.3%(k=1),满足面阵CCD光谱响应测试精度要求。     

基于扫描面阵的红外预警系统及其探测性能分析

目前红外搜索跟踪(IRST)系统普遍采用红外焦平面传感器,线阵FPA使系统达到了更高的灵敏度和分辨率.然而由于线阵FPA扫描系统的固有限制,IRST系统不能实现任意方位的潜在目标跟踪,而采用面阵FPA的IRST系统可以较好的解决这些问题,但帧积分时间内探测器的扫描运动使图像存在严重的拖尾,给目标探测带来了影响.介绍了一种基于面阵FPA的全方位红外预警系统设计,并对采用线阵和面阵FPA探测器的系统性能进行了对比分析.提出通过目标能量累积技术弥补目标拖尾对面阵FPA扫描系统探测性能的影响,实验验证了能量累积技术可以使面阵IRST达到接近线阵IRST的探测距离,同时具有更低的虚警率.     

用大像元CMOS线阵光电探测器和插值法测量激光光斑中心位置

探讨了用大像元 (0 .8mm)CMOS线阵光电探测器确定激光光斑中心位置的插值方法 ,并对插值误差进行了理论分析和实验验证。采用线性插值可使测量分辨率提高 10倍以上。通过实测两种激光准直中光斑中心位置的漂移 ,验证了该探测器及插值方法的实用性。     

320×256 GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器

采用n型GaAs/AlGaAs量子阱材料,反应离子刻蚀RIE设备进行光栅、像元分割刻蚀,制备了320×256格式的长波量子阱红外探测器,像元中心距30 μm,像元光敏面28 μm×28 μm,两像元间距2 μm,达到了目前国际上1k×1k量子阱焦平面探测器像元间距研制水平。通过对320×256阵列上设计的陪管区进行光电性能测试,平均黑体探测率1.66×109 cm·Hz/W-1,响应率89.6 mA/W。     

硅化铂红外焦平面探测器的特点与应用潜力分析

硅化铂红外焦平面探测器具有规模大、均匀性好、响应光谱宽、制造成本低、性能稳定等优点,但也存在着光电转换量子效率低、探测元填充因子小等不足.根据这些特点与红外成像仪的应用需求,分析了硅化铂红外焦平面探测器的特点与应用方向--大面积红外成像侦察与监视、多光谱/宽光谱成像、低成本红外成像制导、强光探测、科学和工业红外测试仪器等.