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.     

用响应和串音识别焦平面探测器相连缺陷元研究

采用高倍光学显微镜和焦平面探测器测试系统对焦平面探测器相连缺陷元进行了测试分析,研究了焦平面探测器相连缺陷元的成因。研究结果表明:借助高倍光学显微镜很难识别相连缺陷元;采用焦平面探测器响应测试系统进行测试时,相连缺陷元的响应电压与正常元基本相同,相连缺陷元无法被识别;采用焦平面探测器串音测试系统进行测试时,相连缺陷元之间串音为100%,明显不同于正常元,此时两元相连缺陷元响应电压是正常元响应电压的二分之一,相连缺陷元可以被有效识别。光刻腐蚀引入的台面或电极相连,以及光刻剥离引入的铟柱相连导致了缺陷元的产生;通过光刻腐蚀、剥离工艺优化,可以有效减少焦平面探测器相连缺陷元。     

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.     

有源寻址面阵探测器

本文详细介绍了有源寻址面阵探测器的结构，特性和参数，并简要介绍了它的应用及在国内外的发展状况。     

线元面阵瞬态响应分析

本文给出了一个适用于计算线元面阵结构上瞬态响应电流的积分方程。求取了线元面阵的电流分布和辐射场。讨论了近似求取由短振子组成的大阵的瞬态响应的方法。讨论了数值结果的稳定性和收敛性的检测。比较了求瞬态响应的时域计算时间和频域计算时间。     

用于毫米波焦面成像阵的介质加载波导阵元分析

分析了有望用于毫米波成像焦面阵的介质加载波导阵元，采用时域有限差分法(FDTD)计算输入特性，优化了输入基本匹配时的结构尺寸参数，计算该结构参数下的阵元与成像透镜衍射场Airy斑的耦合效率并与其它阵元做了比较。     

面阵探测器连续扫描成像光学系统

研制了一套用于面阵探测器360连续扫描成像的红外光学系统。该光学系统包含了一个无光焦度的望远镜、一个方位补偿摆镜及一个二次成像物镜,采用了制冷型面阵红外探测器。引入了方位补偿摆镜,按二倍角关系朝相反方向摆动,解决了面阵探测器连续扫描中的成像拖尾与模糊问题。采用了像方扫描方式,使得摆镜通光尺寸由物方扫描的大约40 mm220 mm缩减至目前14 mm22 mm,摆镜质量减轻了95%以上,摆动频率可达100 Hz,使系统可在1 s内完成对360方位的扫描成像。系统结构简洁紧凑,共由八片透镜以及一片反射镜组成,像质接近衍射限。实验室测试结果表明:方位补偿摆镜固定时,对小圆靶成像有明显拖尾成长条状;而开启摆镜摆扫之后,小圆靶成像清晰无变形,成像效果接近凝视型。     

红外点元探测器扫描成像方法研究

针对传统红外面阵探测器成像存在分辨率低、视场范围窄、非均匀性的问题,提出一种基于红外点元探测器的扫描成像方法。该方法首先利用微型电机驱动扫描镜依次获取物体表面的红外热斑,经光学镜头聚焦到红外点元探测器,进行光电转换;然后经信号处理板采集、处理后生成红外灰度图像;最后利用多阈值分割的伪彩色映射模型,将灰度图像转换成伪彩色图像。实验结果表明：红外点元探测器扫描成像方法能够实现红外场景的大视场、高分辨率成像,且点元探测器加工制造简单,价格低廉,有效突破了传统大面阵成像的高昂成本限制,更加有利于红外成像技术的推广和应用。     

倒装焊组装的光电混合集成RCE探测器面阵

报道了一种可用于并行光传输系统的64×64光探测器面阵。器件结构采用谐振腔增强型(RCE),吸收区由3层InGaAs/GaAs量子阱构成,谐振腔是由2组多层布拉格结构的反射镜组成,工作波长位于980nm。该器件利用倒装焊技术,将GaAs基的谐振腔增强型光探测器面阵与相应的Si基标准CMOS集成电路混合集成在一起,形成具备64×64路光并行接收及处理的大规模光电集成探测器面阵器件,并对光探测器面阵的主要特性进行了测试,测试结果显示该面阵具有均匀的电特性,反向偏压均大于14V,暗电流约为10nA数量级。     

红外焦平面阵列多次采样滤波技术

针对红外图像信噪比不高和当前常用的二维时间延迟积分(2D-TDI)算法仅适用于静止和缓慢运动目标场合的问题,分析了信号的采集原理以及噪声特性,提出了红外焦平面阵列(IRFPA)多次采样滤波技术,通过对一帧图像的同一像元点进行多次采样的方法,在降低红外图像的随机时间域噪声的同时,保证其能够应用于快速运动目标场合;图像对比和数据测试结果表明:红外焦平面阵列多次采样滤波技术不仅具有与2D-TDI算法同等的提高红外图像信噪比的能力--将红外图像的NETD降低到原红外图像的1/√n倍(n为对同一像元点的有效采样次数),而且突破了2D-TDI算法应用场合的限制,其能够适应于快速运动目标场景,对红外热像仪的性能提升有重要意义.     

W波段16元完全采样焦平面线性阵列天线设计

针对毫米波焦平面阵列被动成像应用,设计了频率为84GHz~94GHz的16元焦平面线性阵列天线。聚焦天线采用500mm口径的旋转抛物面以获得0.47°角分辨率,16馈源排成4×4阵列,相邻列馈源中心位置在垂直方向交错排列,这样不改变馈源排列密度而提高对场景采样密度1倍。采用电流分布法对馈源阵列参数进行优化设计,实测方向图表明天线阵在垂直方向（E面）采样密度满足Nyquist完全采样要求。将天线应用于成像系统中进行成像实验,结果表明天线沿水平方向扫描一次后,即可获得场景成像二维完全采样数据,成像耗时比传统扫描方式减少1倍。     

W波段16元完全采样焦平面线性阵列天线设计

针对毫米波被动成像应用,设计了工作频率为84 ～ 94 GHz的16阵元焦平面阵列天线.聚焦天线采用500 mm口径的旋转抛物面以获得0.47°角分辨率;16馈源排成4×4阵列,相邻列馈源在垂直方向交错排列,使天线在垂直方向采样波束密度增加一倍,满足Nyquist采样要求;采用电流分布法并利用MATLAB编程计算馈源偏焦时天线辐射场分布,对馈源阵列排列参数进行优化设计.成像实验结果表明,天线沿水平方向扫描一次即可获得场景成像二维完全采样数据,成像耗时比传统扫描采样方式减少一倍.     

SiNx钝化256元InGaAs短波红外焦平面探测器

为了改善器件的响应均匀性,通过优化台面制作与SiNx钝化工艺制备了高均匀性256元线列正照射InGaAs探测器,实现了该探测器与读出电路的互连,测试了器件的I-V特性、光谱响应、信号和噪声,并利用激光感生电流技术研究了探测器的串音和光敏感区的扩大问题.测试结果表明:在-0.5V偏压下,探测器的暗电流典型值约为0.9nA,平均峰值探测率为7.8×1011cm·Hz1/2·W-1,响应的不均匀性为4.8%.LBIC测试结果表明:光敏元区没有扩大,光敏元之间串音较小,并成功实现了室温扫描成像,图像比较清晰.     

Infrared focal plane array technology

Requirements for infrared focal plane arrays (IRFPAs) for advanced infrared imaging systems are discussed, and an overview is given of different IRFPA architectures. Important IR detector structures, including photoconductive, photovoltaic, metal-insulator-semiconductor (MIS), and Schottky barrier, are reviewed. Infrared detector materials and related crystal-growth techniques are discussed, emphasizing applicability to IRFPA designs and performance. Three types of input circuit used to couple the detector to the readout circuitry are discussed, namely, direct injection, buffered direct injection, and gate modulation. An overview is given of several readout techniques, including the CCD, MOSFET switch, CID, and CIM. Also discussed are related onchip signal processing topics as well as questions regarding producibility and array implementation     

带有热沉结构的全镂空光读出红外焦平面阵列

A substrate-free optical readout focal plane array(FPA) operating in 8-12μm with a heat sink structure (HSS) was fabricated and its performance was tested.The temperature distribution of the FPA with an HSS investigated by using a commercial FLIR IR camera shows excellent uniformity.The thermal cross-talk effect existing in traditional substrate-free FPAs was eliminated effectively.The heat sink is fabricated successfully by electroplating copper,which provides high thermal capacity and high thermal conductivity,on the frame of substrate-free FPA. The FPA was tested in the optical-readout system,the results show that the response and NETD are 13.6 grey/K(F / # = 0.8) and 588 mK,respectively.     

InGaAs焦平面探测器电串音性能的研究

串音与焦平面阵列(FPA)的灵敏度和分辨率密切相关。用模拟的方法定量地计算了In0.53Ga0.47As/InP 探测器焦平面阵列的电串音随光波波长、入射方向和台面的刻蚀深度的变化情况。结果显示：台面结构的器件的串音抑制性能比平面结构的要好;由于材料吸收深度和异质结耗尽层宽度的影响,短波长的光的串音比长波长要小,正照射的串音比背照射要小;另外,当台面的刻蚀深度穿透吸收层厚度时,其电串扰几乎完全被抑制。研究结果提出了相应的InGaAs FPA的低串音设计。     

Parallel asynchronous focal plane array processing

A new approach to focal plane processing based on silicon injection mode devices is suggested. These devices provide a natural basis for parallel asynchronous focal plane image preprocessing. The simplicity and novel properties of the devices would permit an independent analog processing channel to be dedicated to every pixel. A laminar architecture built from arrays of the devices would form a two-dimensional (2-D) array processor with a 2-D array of inputs located directly behind the focal plane detector array. A 2-D image data stream would propagate in neuronlike asynchronous pulse coded form through the laminar processor. No multiplexing, digitization or serial processing would occur in the preprocessing stage. High performance is expected because approximately linear pulse coding has already been observed for input currents ranging over six orders of magnitude down to one picoampere with noise referred to input of about 10 femtoamperes. Very low power requirements suggest utility in space and in conjunction with very large arrays. Multispectral processing is possible because of compatibility with the cryogenic environment of high performance infrared detectors.