高帧频384×288长波数字红外焦平面探测器

高帧频红外焦平面探测器在红外武器系统、光谱成像和高速测温中有着重要应用.目前,我国高帧频红外焦平面技术还比较落后,这严重制约着我国高端红外武器装备、光谱成像技术、高速测温仪器的发展.针对高帧频红外成像应用,设计并流片加工了一款384×288面阵、像元间距为25 μm的数字读出电路,与长波HgCdTe红外探测器芯片进行倒装互连,形成混合探测器芯片,并封装于金属真空杜瓦中,再配置斯特林制冷机,成功研制出了高帧频384×288长波数字红外探测器组件.经测试,所研制器件最高帧频达到1012 Hz,噪声等效温差(NETD)为16.8 mK,动态范围达到95.2 dB.采用所研制器件成功捕捉到了打火机点火瞬间的红外图像,该图像清晰呈现了火焰产生、迸出的过程,获得了良好的成像效果.     

应用于红外跟踪系统的光纤耦合技术

本文介绍了一种解决红外跟踪系统中探测器和致冷器组件位于万向支架机构上各种弊病的方法。利用纤维光束的柔软性，应用光纤耦合技术，可以让探测器和致冷器组件放在离万向支架一定距离上。文中着重论述了光纤与探测器间的光耦合问题，并就一组合透镜耦合方案作了具体设计计算。最后谈了谈光纤耦合技术研究的总体思路和对以后工作的设想。     

HgCdTe256×256用制冷杜瓦集成组件的研制

介绍一种红外焦平面器件用制冷杜瓦组件,该组件用于封装256×256HgCdTe红外焦平面芯片,由直线马达驱动型斯特林制冷机冷却,制冷机与杜瓦的耦合采用IDCA方式;制冷机、杜瓦进行一体化优化设计,使得整个红外探测器组件能耗、重量大大降低,实现了红外探测器组件的小型化.     

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。     

微透镜列阵提高红外探测器探测能力的方法研究

研究用微光学方法提高红外探测器探测能力的机理,通过实验将锗微透镜列阵耦合到180元HgCdTe焦平面红外探测器上,使耦合组件探测率提高到原来的2．8倍,提出的光学耦合效应概念为客观评价微光学聚能元件综合质量及耦合机构性能提供了一种新的方法。还对微透镜列阵的冷屏效应进行了讨论。     

室温中红外HgCdTe光导探测器响应率的温度特性

为了评定基于室温中红外HgCdTe光导探测器的氟化氘激光阵列靶斑仪系统的测量不确定度,需要对HgCdTe光导探测器响应率的温度特性进行定量分析.理论分析了室温中波红外HgCdTe光导探测器响应率与温度和波长的关系,得出了在一定范围内探测器响应率可以近似表示为温度和波长变量分离函数形式的假设.采用波长为3.8μm和1.31 μm激光光源,分别测量了在-40℃～+30℃温度范围内室温中波红外HgCdTe探测器响应率变温特性,实验结果验证了在测量不确定度范围内假设的正确性.基于此结论,提出了一种高效标定HgCdTe光导探测器在氟化氘激光波长处响应率温度特性的实用方法.     

一种非致冷红外探测器真空封装的研究

介绍了一种非致冷红外探测器杜瓦组件的封装设计;对探测器件在真空封装过程中的关键工艺技术进行了比较深入的分析;阐述了影响组件真空寿命及可靠性的因素以及解决措施。     

中红外激光功率密度探测单元的研制

 采用室温光导型HgCdTe探测器,研制了可用于中红外激光功率密度测量的探测单元,主要包括衰减片、探测器、放大电路、数据采集和信号处理５个部分。分析了室温中红外HgCdTe光电探测器的温度特性,并提出了探测器响应率温度自适应校正模型。该探测单元工作温度为－40～30 ℃,功率密度测量不确定度小于20％。     

288×4长波线阵红外探测器的测试

第二代热成像技术的长波红外以HgCdTe288×4扫描型焦平面阵列（FPA）为主。相对凝视系统而言，该扫描型FPA空间截止频率更高、视场更宽。针对该线阵FPA在搜索、观瞄等领域的广泛应用，设计测试方案对探测器进行测试。实验结果与探测器出厂报告基本吻合，成功实现了对288×4长波线阵红外探测器的性能检测。     

InAlAs浓度对In_(0.83)Al_(0.17)As/In_(0.83)Ga_(0.17)As红外探测器特性的影响北大核心CSCD

红外探测器的性能受内部结构各层掺杂浓度的影响,而倍增层掺杂浓度会明显改变器件的性能。为了降低暗电流,提高器件性能,采用三元化合物In_(0.83)Al_(0.17)As作为倍增层材料,借助仿真软件Silvaco详细研究了In_(0.83)Al_(0.17)As/In_(0.83)Ga_(0.17)As红外探测器的倍增层掺杂浓度对器件电场强度、电流特性和光响应度的影响规律。结果表明,随着倍增层掺杂浓度的增加,器件倍增层内的电场强度峰值增加,同时,器件的暗电流与光响应度减小。进一步研究发现,当倍增层掺杂浓度为2×10^(16) cm^(−3)时,器件获得最优性能,暗电流密度为0.62144 A/cm^(2),在波长为1.5μm时,光响应度和比探测率分别为0.9544 A/W和1.9475×10^(9) cmHz^(1/2)W^(−1)。     

中波HgCdTe双色红外探测器优化模拟计算

针对光伏型中波HgCdTe双色红外探测器作了优化模拟计算，器件采用典型n-p-p-p-n结构和同时工作模式，建立的二维模型考虑了辐射复合、俄歇复合和Shockley-Read-Hall(SRH)复合三种复合机理，以及深能级辅助隧穿和带间直接隧穿效应，载流子穿过阻挡层势垒的隧道效应采用传递矩阵法计算.分析了双色器件光谱响应随吸收区SRH复合少子(电子)寿命的变化关系，以及串音与阻挡层组分的关系.模拟结果显示，随吸收区少子寿命变短，量子效率迅速下降；为了使器件有较高的量子效率，HgCdTe材料的SRH复合电子寿命应该至少在10ns以上.随阻挡层组分增大，势垒增高，串音迅速减小，大约在阻挡层组分差为0.03时下降到光学串音决定的稳定值，得出了抑制电学串音，阻挡层组分差的临界值为0.03. 关键词： HgCdTe中波双色红外探测器 光谱响应 光谱串音 少子寿命     

一种微型高精度PWM温度控制器的设计

在对热电致冷器的驱动原理和特点进行分析的基础上,提出了一种适用于非致冷红外焦平面热成像探测器的高精度微型化PWM温度控制器的设计方案,并对其电路原理与设计进行了详细论述,该设计也适合于在光纤通信用激光模块、光放大器、微型精密黑体以及高性能晶体振荡器等方面的应用。     

大口径红外辐射计的光谱定标

介绍了大口径红外辐射计的光谱定标方法。研制了大口径红外辐射计。该辐射计主要由前置光学系统, 红外探测器(热释电探测器和碲镉汞探测器2～14 μm), 机械斩波器,锁相放大器,信号采集器等组成。首先对大口径红外辐射计的光谱定标方法进行了分析,然后建立红外辐射计光谱定标的测量装置,并分别测试腔体热释电探测器和HgCdTe探测器的响应非线性,最后用腔体热释电探测器在该测量装置上对HgCdTe探测器进行红外光谱响应度校准实验。通过两种相对光谱响应度测量方法的对比,给出多次测量结果的平均值及两种方法的对比分析。分析结果表明,测量系统的不确定度优于3.4%。     

平面型大光敏元InGaAs线列探测器及其应用

采用晶格匹配的平面型InP/In0.53Ga0.47As/InP外延材料,设计了一种大光敏元、带有保护环的InGaAs线列探测器。通过I-V测试、扫描电容显微技术(SCM)测试,研究并确定了线列器件的盲元与保护环结构之间的关系。通过设计改进,解决了器件的盲元问题。24×1 InGaAs线列短波红外探测在室温20 ℃、-10 mV偏压下,暗电流密度约5 nA/cm2。将光敏芯片密封在集成了热电制冷器(TEC)的金属管壳内,组件工作温度5 ℃,探测器响应光谱在1.0 μm~1.67 μm范围,平均峰值电流响应率为1.3 A/W,平均峰值探测率为3.4×1012 cm·Hz1/2/W,响应的非均匀性为1.5%。探测器经历一定条件的可靠性筛选试验后,性能未发生明显变化,并进行了航空机载成像应用,成像图片清晰。     

微型杜瓦瓶及致冷器在红外系统中的应用

红外系统应灵活选择不同类型的微型杜瓦瓶和致冷器(机).有些红外制导导弹由于发射快,工作时间短,干脆不要杜瓦瓶还有些发达国家的快速起动红外系统选择全金属型微杜瓦瓶配快速起动节流致冷器.另外,坦克热瞄具、飞机前视红外系统、军用手持热像仪等都是根据需要而选择不同的致冷系统.论述微型杜瓦瓶和致冷器在红外系统中的应用,并给出应用实例.     

红外成像传感器

有多种探测器材料(光伏型碲镉汞、硅化铂、锑化铟、光电导非本征硅、硫化铅和硒化铅)可用于制作第二代红外传感器。本文评述红外探测器的发展背景,概述目前样机产品中所采用的红外探测器规格和结构,还给出各种探测器材料的光谱响应范围、温度及其它性能参数。     

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。     

带有垂直石墨烯的金属热电堆红外探测器

热电堆红外探测器主要是由热电偶为基本单元所构成的一种探测器件,因其原理简单、工作时不需要冷却设备等优势已被广泛应用在生产生活的各个方面.然而,传统热电堆器件所选用材料的吸收率通常处在较低水平,并且大部分与微加工工艺不兼容.在此,本文设计提出了一种带有垂直石墨烯(vertical graphene,VG)的金属热电堆红外探测器.通过等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition,PECVD)生长VG并将其保留在器件的热结处,从而实现热电堆红外探测器的宽带和高响应特性.这种复合结构的探测器在波长792 nm的情况下,室温响应率最高可达1.53 V/W,与没有VG的热电堆红外探测器相比,前后响应结果可增加28倍左右,响应时间缩短至0.8 ms左右.该制备过程与微加工工艺相兼容,同时整体提升了器件性能,并适合于大规模生产.此外,利用表面等离激元共振的原理将VG与金属纳米颗粒相互结合,发现在前后同等条件下材料的光吸收有明显的增强,所产生的热电势响应最高可增6倍.以上结果表明,VG在多种应用中具有巨大的潜力,包括光电检测、微发电装置等,...     

像元间距为25 μm、160×120元无热电制冷器的非致冷非晶硅探测器

介绍用非晶硅微型辐射热量计制成的160×120元非致冷红外焦平面阵列的特点和性能,该阵列集成在一个无铅芯片载体封装中,像素间距为25μm,适合于大批量生产。25μm像元结构得益于较小的热时间常数,该技术使我们能够设计出更高的热隔离性能,从而能以35μm技术为基础开发出25μm技术。通过采用新的像素设计和更进一步推动设计方法,在没有采用复杂昂贵的双层结构的前提下,保持了较高填充因子。从读出集成电路结构、封装、可操作性和光电性能入手对该探测器进行了介绍。为该探测器设计了一种新型集成读出电路。可以通过串行链接对增益、图像翻转和积分时间等高级功能进行操控,降低电气对接的数量。研制的小型无铅芯片载体封装便于大规模生产探测器,主要用途为便携式摄像机或头盔摄像机。     

平面型大光敏元InGaAs线列探测器及其应用

采用晶格匹配的平面型InP／In瞄。Ga叫,As／InP外延材料,设计了一种大光敏元、带有保护环的InGaAs线列探测器。通过I—V9n,4试、扫描电容显微技术（SCM）测试,研究并确定了线列器件的盲元与保护环结构之间的关系。通过设计改进,解决了器件的盲元问题。24×1InGaAs线列短波红外探测在室温20℃、-10mV偏压下,暗电流密度约5nA／cm2。将光敏芯片密封在集成了热电制冷器（TEC）的金属管壳内,组件工作温度5℃,探测器响应光谱在1．0肚m～1．67肚m范围,平均峰值电流响应率为1．3A／W,平均峰值探测率为3．4×10他cm·Hz1/2／W,响应的非均匀性为1．5％。探测器经历一定条件的可靠性筛选试验后,性能未发生明显变化,并进行了航空机载成像应用,成像图片清晰。