红外焦平面阵列技术的发展现状与前景

红外辐射覆盖的电磁波谱很宽,从近红外的0.8μm区到超长波远红外20μm～400μm区。但存在着红外辐射衰减小的三个大气透射窗口,即1～3μm、3～5μm和8～14μm的波谱区。红外探测及其应用就是在这三个窗口进行的。红外探测器的材料、器件设计与制作和整机系统应用都是以这三个窗口的应用为基础发展起来的。     

肖特基势垒红外焦平面阵列渐受青睐

红外探测是在1～3μm、3～5μm和8～12μm三个红外辐射透射窗口进行的。为了探测这三个窗口的红外辐射信号,我们一直在发展光子型探测器和热型探测器两种技术。相继发展起来的光子探测器技术有PbS、InSb、PtSi、HgCdTe、InGaAs、非本征硅、GaALAs和SiGe量子阱及异质结等探测器技术。探索了几十年,在近十年间终于取得显著进展,特别是在近几年间取得     

多量子阱红外级联光伏探测器

1概述 红外辐射是介于可见光与微波之间(0.75μm～1000μm)的电磁波,是一种不可见的辐射.由于可通过大气窗口1μm～3μm、3μm～5μm、8μm～14μm三个波段内的红外辐射在大气中传播时吸收和散射较少,可以到达较远的距离,相对于可见光,能提供特殊的重要信息,如位置、温度、几何尺寸、表面、距离和组份等,受到人们的广泛关注[1].     

红外目标模拟器校准系统的研制与应用

采用标准辐射和红外目标模拟器的辐射交替折转进入红外光谱辐射计的方法，研制的红外目标模拟器校准系统可以对红外目标模拟器进行直接校准．该系统由标准准直辐射源，光束偏转装置和红外光谱辐射计组成．标准准直辐射源由工作温度为50℃～1050℃的标准黑体和口径300mm的离轴抛物面作主镜的准直光管组成．光束偏转装置由口径465mm的反射镜和定位精度5″的转台组成．红外光谱辐射计采用圆形渐变滤光片CVF对入射的辐射分光，3个光谱工作区间为1μm～3μm，3μm～5μm和8μm～14μm。3个区间的测试数据显示了最小可校准的光谱辐照度低于10^-11／cm^2，系统的相对标准不确定度为2％．     

海空背景下目标温度场远距离测量研究

红外热成像系统在靶场试验中具有广泛应用,利用热成像系统对海空背景下舰船目标的辐射温度测量是获取舰船辐射特性的重要途径。根据海面舰船目标的辐射特点,考虑海面背景和天空背景的红外辐射、红外辐射在大气中的衰减及程辐射,对3～5μm和8～14μm 2个红外波段目标温度测量进行了分析。     

海雾对3～5μm和8～14μm红外辐射的衰减特性

分析了Khrgian-Mazin模型描述雾的粒度谱分布的可靠性,利用该模型和米氏散射理论计算了世界上典型地区的海雾对3～5μm和8～14μm大气窗红外辐射的衰减,并将计算结果和红外波段内的10.6μm激光辐射在雾中衰减的实测结果相比较,得出了两个大气窗内海雾对红外辐射展减的一般规律.     

美国专利介绍一种光谱均衡红外干扰弹的烟火成分

由镁／聚四氟乙烯组成的点源红外干扰弹无法控制自身发出的红外辐射，通常情况下，它在波段Ⅰ（2．0～3．0μm）的辐射强度要比飞机大得多，在波段Ⅱ（3．0～4．0μm）次之，在波段Ⅲ（4．0～5．0μm）更小。当其辐射超过飞机辐射时，采用双色转换技术的红外导弹寻的器可以使用两个不同的探测器（例如，在1～3μm波段工作的硫化铅和3～5μm波段工作的碲化铟探测器）来检测两个波段中的能量大小，从而识别出红外干扰弹和飞机。     

基于多层MIM结构超材料的耐高温波长选择性宽带红外隐身特性研究

超材料是一种人工复合结构,因非凡的红外发射/吸收调控能力,成为实现红外隐身技术的有效途径。针对当前超材料实现波长选择性红外辐射隐身的不足,提出和设计了基于耐高温金属材料钼Mo的多层金属 介质 金属(MIM)结构超材料,同时实现了5～8μm波段的宽带高发射(吸收)和中红外波段3～5μm、远红外波段8～14μm的宽带低发射(吸收)。进一步研究表明该隐身结构耐高温性能非常突出,在500～2500K温度范围内其红外辐射特征都能被抑制,同时,红外辐射的角度选择性也很好,75°范围内时5～8μm和8～14μm波段辐射特性无明显变化。该工作为新型耐高温波长选择性宽带红外隐身技术提供了一个新的途径。     

提高红外诱饵3—5μm选择辐射的途径探讨

虹外诱饵的有效辐射是3—5μm波段的红外辐射，本文就如何提高虹外诱饵在3—5μm波段的选择辐射的三种途径进行了初步探讨。     

海天背景红外辐射模型的初步建立——晴空背景情况

本文建立了计算海天背景红外辐射的模型。在探测器与海面成一探测角情况下计算了海面在3～5μm和8～14μm两个波段进入到探测器的红外辐射量。     

基于一维光子晶体的目标红外辐射特性控制

随着红外目标探测和精确制导技术的广泛应用,传统军事目标面临严峻的生存压力。为此,各主要军事强国采取多种措施,竞相发展目标红外辐射特性控制技术,以降低被红外探测系统捕获的概率,达到红外隐身目的。光子晶体是一种人工超颖材料,可以根据需要,通过灵活地设计其结构,改变光子在其中的传输特性。文中运用一维光子晶体带隙理论,设计了一种控制目标红外辐射特性的结构,详细给出了设计方法。计算结果表明对3~5μm和8~12μm两个红外大气传输窗口,该结构对红外辐射的抑制最高可分别达到29和21dB,具有很好的红外辐射特性控制性能。本文所述方法除为飞行器提供红外隐身设计参考外,还可用于攻防对抗仿真中红外隐身目标特性的模拟。     

红外摄像机用透镜

美国专利US7187505 (2007年3月6日授权)用于3μm～5μm和8μm～14μm红外谱区的非致冷焦平面列阵探测器的问世,已使得工作于这些谱区的红外成像仪的成本、重量和复杂程度大为降低。对于这些红外成像系统来说,剩余的高成本及重量问题便在它     

被动宽带长波与中波红外光学限幅器

本发明提供一种可用于保护长波和中波红外探测器的被动式红外光学限幅器。这里的长波红外指的是波长为7至14μm的红外谱区,而中波红外则指的是波长为3至5μm的红外谱区。本发明提供的光学限幅器主要是供长波红外探测器使用的,但它也可以在中波红外谱区使用。该光学限幅器由一层红外限幅层和一个合适的衬底组成,它是通过将辐射导向探测器的方式来限制入射在探测器件上的辐射的量的。     

卫星的表面温度与红外辐射特性

建立了卫星温度场与红外辐射特性的理论计算模型.首先利用有限元法求解瞬态热平衡方程,得到了卫星的温度场分布,然后根据卫星的表面温度分布,在3～6μm和6～16μm波段计算了卫星的红外辐射出射度,并对其变化规律及影响因素进行了详细的分析.最后将卫星视为空间点目标,计算比较了卫星处于日照区和地影区时两个波段的红外辐射强度空间分布.该研究结果对于空间目标的红外探测与识别具有参考价值.     

雾中红外辐射传输衰减特性分析

研究雾中红外辐射衰减特性,有助于提高武器装备雾天条件下的红外对抗能力。基于大气辐射传输软件(CART)、Beer-Lambert定律、Mie散射理论和雾滴谱分布函数,计算雾滴粒子群红外辐射透过率,对红外辐射在平流雾和辐射雾中的传输衰减特性进行研究。以近红外辐射1. 064μm、中红外辐射3. 8μm和远红外辐射10. 6μm在轻雾条件下为例,结合3个地区实测数据,分析了能见度、传输距离、入射光波长和晴朗大气透过率计算值对平流雾和辐射雾总透过率的影响。结果显示在轻雾条件下,辐射雾衰减小于平流雾衰减,远红外辐射10. 6μm具有很好的传输性能,地区气象参数不同对其有显著影响。     

沙尘暴对低层大气红外辐射的吸收和衰减

根据Mie散射理论用数值法研究了沙尘粒子对大气红外辐射的散射,消光和吸收效率,揭示了不同粒径的沙尘粒子在不同红外辐射波段消光和吸收的特点。考察了三种典型的沙尘天气-浮尘、扬沙和沙尘暴时沙尘对红外辐射的吸收系数和消光系数,得出了沙尘暴天气对红外辐射具有显著的吸收和衰减特别是对于λ=2-2.6υm和λ=3-5υm这两个红外大气窗口的衰减最严重的结论。     

热释电红外传感器的应用传感器应用之二

红外线是指波长在0.76μm～1mm之间的电磁波,其中3～5μm以及8～14μm波段的红外线受大气吸收很少,称为大气层的红外窗口.这个波段的红外线可用于长距离通讯,例如红外遥控电路.图1显示了红外线在大气中透射率的分光特性.     

卫星太阳电池帆板的红外辐射分析

空间目标的红外辐射特性是空间目标探测、识别的重要研究方向。针对空间卫星太阳电池帆板,采用内节点区域离散法和附加源项法建立了温度场计算模型,以漫发射和漫反射理论为基础,建立了电池帆板表面波段红外辐射的计算模型。以一真实空间太阳电池帆板的设计参数和运行参数为已知条件,数值求解了电池帆板的温度场分布和3～5μm、8～14μm波段的红外辐射出射度。     

改进的海面辐射模型

作为海面目标的主要背景,海面的红外辐射特性对于舰船红外仿真研究具有重要意义.为了获得更接近实际的海面红外辐射,用MODTRAN按照不同的天项角计算出天空辐射,按照不同的高度和俯仰角计算出透过率以及大气程辐射.根据反射定律计算出海面反射的太阳辐射以及天空辐射.用改进的海面辐射模型计算探测器可见海面的红外辐射.在有太阳镜面反射和无太阳镜面反射两种情况下,对3～5μm和8～12μm波段的海面红外辐射分别进行模拟.结果表明,利用改进的海面辐射模型对海面红外辐射进行模拟更加接近实际.     

常用中波红外窗口材料高温透过与热辐射性能比较

在高超音速飞行下,飞行器的中波红外窗口面临着气动加热导致的高温透过率下降和高温辐射增强的挑战,在高马赫应用中,选择窗口材料时必须对材料的高温透过率与高温热辐射这两个性能进行考察。本文采用傅里叶红外光谱仪测试了蓝宝石单晶、钇铝石榴石单晶、镁铝尖晶石陶瓷、氟化镁陶瓷和氧化钇陶瓷5种常见中波红外窗口材料在50℃~400℃的高温透过性能和高温辐射性能。考察了这几种窗口材料的高温透过率下降趋势和高温辐射增强。结果表明,相对于其他3种材料,氟化镁和氧化钇材料在3~5?m应用波段的高温透过率下降很小,同样高温辐射也较小。此外,氧化钇表现出非常优异的超低红外辐射性能,是一种非常有应用前景的中波红外窗口材料。