近年来红外探测器的发展状况

一、前言可见光和红外波段的探测器,与其它电子器件一样,正在稳步地发展。在可见光波段,硅CCD探测器对以往的摄象管来说,是一个变革,在红外波段也一样,各发达国家正在积极发展二维红外列阵探测器的研究,研制二维红外列阵探测器的目的,除了使传统的线列多元探测器小型化之外,还要去掉扫描镜,使探测装置小型化,进而通过探测器的控制效果提高装置性能。与如此先进的半导体红外探测器一样,在热探测器方面,热释电摄象管、热释电探测器列阵等也已经进入实用阶段,而且它们的应用范围也在进一步扩大。     

红外探测器的进展

红外探测器的发展基础是物理学和技术科学的进展。HgCdTeFPA和非制冷平面列阵，军事装备和广阔的民用市场需求驱动探测器技术进一步发展。     

红外探测器封装技术

探讨了目前红外探测器的封装工艺,对红外探测器的机械连接、电连接、窗口气密性焊接、引线盘工艺、表面处理工艺这几个关键工艺技术进行了比较深入细致的分析,总结了影响探测器正常工作的主要因素。     

高性能红外集成探测器

描述了 Si:P 红外集成探测器的性能改进。这种探测器具有 p-i-n 二极管结构,但红外探测方式还包括有在低温下以局部杂质状态存储在 i 区内的电荷的光电发射。在红外照射之后,占有局部态的剩余电荷就场离子化。为了测出剩余电荷,对瞬态场离子电流进行数字化和集成化。增加光敏区 i 的厚度和杂质浓度可提高量子效率。随着杂质浓度的增加,110μm 厚的探测器,在波长27μm左右,其量子效率可从0.5%增加到70%左右,而最大电荷存储时间(红外集成时间)可以从12h以上减少到1s 左右。     

红外单光子探测器

量子密码术可以构造出理论上不可破的密码体制、密码协议.而该技术所利用的量子态就是单光子.因此如何成功的探测红外单光子将是实现量子密码的一个关键环节.     

红外探测器冷屏设计

分析了不同F数下的冷屏高度与焦平面响应率非均匀性的关系,在冷屏高度增加的不同阶段,不同F数的冷屏通光孔径带来的杂散辐射影响不同,焦平面均匀性出现增加、减小或不变等情况,在保证焦平面最大响应梯度不超过25%以及冷屏最大温差不超过5 K的情况下,通过曲线确定冷屏高度。同时基于点源透过率（PST）的仿真结果,对4种外观结构的冷屏分别在F1.2～F5.5下的杂散光抑制效果进行分析,进一步得到每种冷屏结构在不同F数下的适用情况。提出3种冷屏排气孔结构优化方案,优化后的排气孔结构焦平面接收的探测器内部热辐射功率较优化前减小了约87%。     

快速致冷红外探测器

热成象系统采用致冷的红外探测器已被确定无疑。一般来说,热成象系统在接通致冷器后,30秒钟就进入工作状态。然而新型的热寻的导弹和激光制导导弹必须在仅仅几秒钟或更短的时间内就进入工作状态。每种用途可以要求红外探测器不同的工作温度。有些型号需要焦尔-汤姆逊(J-T)式致冷,而另一些型号可以在热电温度下工作。本文介绍快速致冷红外探测器的设计根据。列举采用焦尔-汤姆逊(J-T)致冷器的一些设计实例,并给出了J-T致冷器的性能和一种采用二级热电致冷器的探测器的情况。     

红外探测器的高频测试

研究了长波8~15μm波段,阻值大于440ΩMCT光导红外探测器,探测率在10kHz,14μm大于4×1010 cm·Hz1/2/W,在1kHz和10kHz中心频率下的噪声测试,中波5~8μm红外光伏型InSb器件,探测率在25kHz,8.26μm大于1×1011 cm·Hz1/2/W,在1kHz和255kHz中心频率下的噪声测试,并对器件信号进行了测试。信号和噪声测试是在124A锁相放大器测试系统测试,对124A测试系统的不确定度进行了分析,并与动态信号分析仪35670A对器件在0~50kHz频谱范围的噪声进行了测试和比较。实验结果表明,高阻值的光导器件在1kHz和10kHz中心频率下噪声相差约1.4倍,光伏型InSb器件在1kHz和15kHz中心频率下噪声相差约1.5倍,信号测试结果在1kHz下和3kHz中心频率下变化不超过3%。通过测试和比较,对高频下的测试给出了建议。     

用于红外激光器的探测器

用于红外激光器的探测器高注能红外探测器和附件的主要设计者和制造者ＥＧ＆ＧＪｕｄｓｏｎ公司已将其产品和技术发展成这种重要类型。Ｊｌ５ＴＥ系列探测器的热电致冷器上装有光电导型碲镉泵（ＨｇＣｄＴｅ）元件，可以进行１０．６μｍＣＯ２激光探测。这种探测器与另一...     

用于红外探测器的高红外吸收率结构研究进展

高红外吸收是实现高灵敏度红外探测器的一个重要途径。探测器的响应率与热吸收率紧密相关。高红外吸收将提升红外探测器的探测性能。鉴于高吸收率的重要性,对国内外研究中典型的高红外吸收结构的研究进展进行介绍。目前典型新型高吸收结构有基于新型材料(如超材料)的高吸收结构和基于金属光栅高吸收结构。研究表明这些结构在某些波段可实现近100%的完美吸收,是发展高灵敏探测器的新途径。     

红外薄膜热电探测器分析

本文用一维扩散模型推出了热电探测器响应率的表达式,并计算了悬空的和有底板的TGS热电探测器的响应率和NEP的数值(作为器件厚度和工作频率的函数)。根据数值计算的结果,分析了薄膜热电探测器的发展前景。本文认为:(i)必须用薄膜底板。底板和热电晶体的厚度最好都在0.1微米以下。底板宜选用比热和密度尽量小的材料。这样的薄膜器件,其低频NEP可能比10微米厚的悬空器件降低一个数量级。(ii)如底板厚度超过热扩散长度,薄膜器件响应率便下降,同时温度噪声上升,NEP上升。这样的薄膜器件,其低频性能将显著地不如10微米厚的悬空器件。     

红外探测器成像实验研究

红外探测器广泛应用于多光谱成像系统中,文章提出并建立了一种红外线阵时间延迟积分探测器的成像实验系统,阐述了成像系统的工作原理,对影响成像质量的两个主要因素电子稳像与自动对焦进行了深入分析。利用高精度直流测速机确定了转台转速与探测器的行转移频率,采用卡尔曼滤波算法滤除了测速机带来的噪声,提高了速度匹配精度。在分析比较红外相机四种检焦方法的基础上采用视频信号幅度法进行检调焦。在国家光学机械产品质量监督检验测试中心实地搭建了成像实验系统,并分别对5.3,6.4和9.2mm宽度靶标成像。实验结果表明,采集到的原始靶标纹理清晰,照相分辨率达到了每毫米11.3对线,达到了实验预期目的。     

红外光纤与PbS红外探测器耦合研究

本文以红外光纤与PbS红外探测器相耦合,构成“带尾钎”的新型组合件。基于光纤波导可绕曲性使红外探测器在红外系统中的位置有更多的随意性和灵活性,并能有效减小杂散光的干扰,改善系统的信噪比。     

红外焦平面探测器的读出电路

红外焦平面阵列是现代红外成像系统的关键元件 ,不论是混合式还是单片式红外焦平面阵列 ,都采用读出电路来实现信号的多路传输以减少阵列输出信号线的数目。论述了读出电路在焦平面信号传输中的作用 ;讨论了用于实现红外焦平面阵列读出电路的一些实施技术 ;提出了红外焦平面阵列读出电路今后的研究方向     

新颖的量子阱红外探测器

本文介绍了新型量子阱红外探测器的原理、特点、性能及其在实际应用中的重要价值，与ＨｇＣｄＴｅ红外探测器作了比较，同时还评述了国内外的发展现状．     

硅基红外探测器的研究进展

由于易与读出电路集成在一起，硅基红外探测器成为一研究热点，文章评述了近年来取得较大进展的几种硅基红外探测器，主要包括非本征硅，GexSi1-x/Si异质结，PtSi及Si基HgCdTe红外探测器件，展望了硅基红外探测器的发展前景。     

用TED的红外探测器的系统设计

TED探测器的出现,为热象仪的设计开拓了一条新途径。它引进了许多在使用一般探测元件时完全无法比拟的最佳参数和综合平衡方案。本文论述了这些不同之处,并指出为更好地利用TED器件所必须考虑的附加因素。     

具有变革性特征的红外光电探测器

现代红外光电探测技术有着近八十年的历史.从二战期间第一个可实用PbS红外探测器到第三代红外光电探测器概念的提出,红外光电探测技术经历了翻天覆地的变化.以碲镉汞、锑化铟、铟镓砷为代表的传统红外光电探测器已在军事、遥感、通信、生命科学和宇宙探索等领域发挥着至关重要的作用.随着人类对光电探测不断增长的需求,尤其近几年来在人工智能、大数据、智慧城市等方面对红外信息的探测和智能感知有着强烈的需求,大幅降低红外光电探测器的尺寸(size)、重量(weight)、功耗(power)和价格(price),以及提高探测器的性能(performance)迫在眉睫.因此,要满足上述需求,必须要寻找具有变革性特征的红外光电探测器件.当前红外探测器正处于新旧更迭的时代,一大批新型红外光电探测器涌出.本文系统地介绍了一些具有变革性特征的红外探测器前沿内容,主要包括:人工光子微结构调控的新型红外探测器、基于能带工程的红外探测器、新型低维材料红外探测器,以及传统红外探测器的新方向.最后,展望了红外光电探测未来发展面临的机遇和挑战.     

被动红外探测器的原理与技术

被动红外探测器的原理与技术中国人民公安大学彭喜东北京联大机械工程学院苏敬目前，以热辐射原理、热电转换原理、电子技术和计算机技术为依托的红外探测器。红外成像仪、红外遥感仪、红外气体分析仪、红外制导系统、红外跟踪系统等在军事侦察、刑事侦察、安全防范等领域...     

量子点红外探测器的噪声表征

为了表征噪声对量子点红外探测器性能的影响, 本文推导了噪声的理论模型. 该模型通过考虑纳米尺度电子传输和微米尺度电子传输对激发能的共同影响, 并结合噪声增益, 实现了对噪声的估算. 得到的结果与实验的数据相比, 显示了很好的一致性, 从而验证了这个模型的正确性. 关键词： 电子传输 暗电流 增益 噪声