量子阱红外探测器的光耦合

本文从有效质量近似理论出发，在量子阱导带内子带间光吸收分析的基础上，评述了ｎ型量子阱红外探测器的光耦合。着重研究适宜于量子阱红外探测器的不同种类的光栅，并从理论上优化出高耦合效率的各种光栅参数     

量子点红外探测器的特性与研究进展

半导体材料红外探测器的研究一直吸引人们非常广泛的兴趣．以量子点作为有源区的红外探测器从理论上比传统量子阱红外探测器具有更大的优势．文章讨论了量子点红外探测器几个重要的优点，包括垂直入射光响应、高光电导增益、更低的暗电流、更高的响应率和探测率，等等．此外，报道了量子点红外探测器研究中一些最新的实验结果．在此基础上，分析了现存问题，并提出了进一步提高器件性能的几种可能途径．     

微透镜用于高Tc超导薄膜红外探测器的设计与讨论

通过分析现有的基于在高温超导体超导转变温区的热效应及光子效应的薄膜型器件的结构特 点和光电特性,讨论了利用单片折射型微透镜进行高温超导薄膜红外探测器光电响应性能改 善的可行性,给出了几种典型的可与高温超导薄膜红外探测器耦合的单片面阵硅折射型微透镜阵列的SEM测试结果及主要的几项参数指标。     

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。     

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。     

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。     

碳纳米管微悬臂梁红外探测器的优化设计

对复合层微悬臂梁红外探测器进行了理论分析，并建立了相应的理论模型，实验研究了在硅基底上生长碳纳米管的吸热特性，优化设计了一种生长有碳纳米管的三层硅微悬臂梁谐振式红外探测器。该探测器基于复合层微悬臂梁的谐振频率随着微悬臂梁温度的改变发生漂移的特性，在一定的红外辐射下，微悬臂梁的温度会随着辐射光强的强弱而发生变化，从而根据微悬臂梁谐振频率的漂移而感知温度变化实现对辐射光的探测，利用碳纳米管的红外吸收特性，在二层微悬臂梁上生长碳纳米管薄膜作为吸收层，提高了微悬臂梁探测器的红外吸收性能。研究表明：其功率灵敏度可达fw级，比传统的静态测试方法提高了两个数量级。而且这种基于微机电系统技术的传感器与集成电路工艺是兼容的。     

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。     

人工微纳结构增强长波及甚长波红外探测器

红外探测器具有把物体辐射的光子信息转换为电信号的能力,拓宽了人们观察自然环境与人类活动的边界.当前,长波及甚长波红外探测器已在大气监测、夜间侦查、深空探测等领域有诸多应用.随着各国对高端红外探测器要求的快速提升,传统红外探测器难以兼顾高响应率、高响应速度以及多维探测等性能指标的瓶颈日益凸显.基于微纳光学理论设计的人工微纳结构,可实现其与红外光子的高效耦合,综合调控红外光场的振幅、偏振、相位及波长等自由度.为拓展红外探测器额外的调控自由度,进而在实现高量子效率的同时,兼顾较高的响应速率与优异的偏振或波长选择性,集成红外探测器与人工微纳结构的研究思路近年来被广泛应用.本文讨论了人工微纳结构在长波及甚长波红外探测领域的应用进展,详述了表面等离激元、局域等离激元、谐振腔结构、陷光结构、超透镜、赝表面等离激元、间隙等离激元和声子极化激元等机制的应用现状及各机制固有的优劣势,进而指出了人工微纳结构在长波及甚长波红外探测应用的发展前景与方向.     

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。     

红外四象限探测器暗电流自动测量技术研究

简要介绍了红外四象限探测器的暗电流参数特性,针对多元探测器的特点,设计了温度控制电路以及多路切换开关电路,实现了在不同温度和电压下对暗电流的全自动化测量.通过实验数据得出探测器在不同偏压下的温度特性曲线图,证明本测量系统是可行的,并且可以用于其他多元探测器的暗电流检测.     

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。     

混成式热释电非制冷红外焦平面探测器技术

介绍了混成式热释电焦平面探测器的基本结构和主要制备工艺流程以及国内外研究现状。混成式热释电焦平面探测器的关键制备技术主要包括热释电材料的优选与减薄技术,铟柱倒装焊混成技术、热隔离技术和读出集成电路技术等。指出了混成式热释电焦平面探测器的发展趋势。     

四象限红外光电探测器噪声检测技术研究

分析了红外探测器的噪声组成与形成原因,针对多元探测器的特点,设计了低噪声多路切换开关电路,实现了噪声等效功率NEP的自动化测量,消除了电路中其他器件引入的噪声干扰。实验结果表明,本测量系统不仅具有较低的测量误差(≤2%),并且可以用于其他多元探测器的噪声检测。     

新型复合盖层延伸波长InGaAs红外探测器结构优化设计

设计并模拟计算了延伸波长至2.6 μm的复合盖层材料PIN结构In_0.82Ga_0.18As红外探测器,即PNN型盖层、PIN结构的In_0.82Ga_0.18As红外探测器。研究了不同厚度及载流子浓度的PNN盖层对探测器性能的影响。研究结果表明:在In_0.82Al_0.18As厚度为200 nm且载流子浓度为2E18、InAs_0.6P_0.4 厚度为50 nm且载流子浓度为2E17、In_0.82Ga_0.18As厚度为50 nm且载流子浓度为2E16时,探测器表现出最佳的性能。与传统PIN结构探测器相比,其相对光谱响应度仅降低10%,暗电流降低了1个数量级。计算分析了不同工作温度下的暗电流,结果显示:在120~250 K时,暗电流主要为缺陷隧穿电流;在250~300 K时,暗电流主要为带间隧穿电流;当温度大于300 K时,暗电流主要为产生-复合电流和扩散电流。     

采用长光程差分吸收光谱技术(LP-DOAS)的中红外痕量一氧化碳检测仪

一氧化碳作为一种危险的开采排放气体,在复杂的井下环境中极易累积,对矿工生命安全造成严重威胁。介绍了一种紧凑型一氧化碳检测仪,该仪器采用激发波长为4.65μm的量子级联激光器作为光源,配合中红外碲镉汞光电探测器与光程长度12m的紧凑型多次反射气室,实现了对痕量一氧化碳气体的检测。自主设计的新型高速光电信号采集系统解决了应用商业示波器造成的信号链阻抗失配的问题。这一新系统的采样带宽为400MHz,采样频率1GSPS,垂直分辨率达到12bit,有效的提高了检测仪的灵敏度与集成度。该仪器采用长光程差分吸收光谱法,通过比较实测光谱与进行Voigt展宽的理论光谱之间的残差得出此检测仪的检测下限为108×10-9。检测仪的测量误差有非平稳,慢时变的特点。根据这一特点我们采用阿伦方差对气体检测仪检测灵敏度进行了估计,经过约40s方差曲线达到极小值,此时阿伦方差值为61×10-9。在2h的稳定性测试中,检测仪稳定度达到2.1×10-3,在长达12h的稳定性测试中,检测仪的稳定度依然可以达到1.7×10-2。此仪器具有较高的灵活性,通过更换不同激射波长的激光器可以实现对多种气体的痕量检测。     

IR Absorption,Raman Scattering,and IR-Vis Sum-Frequency Generation Spectroscopy as Quantitative Probes of Surface Structure

Abstract:Vibrational spectroscopy is a valuable quantitative tool for the determination of structure at surfaces. Various techniques may be applicable and useful, depending on what is available, the transparency of the substrates, the need for in situ probes, and the degree of interfacial specificity required. We examine and compare signals in infrared absorption, Raman scattering, and vibrational sum-frequency generation spectroscopy to the underlying molecular response. In all of these experiments, varying the beam polarizations enables the orientation of specific chemical functional groups to be determined. However, the sensitivity of each technique is directly connected to the manner in which the molecular response manifests itself in the measured signal. Starting with simple distributions of a single vibrational mode, leading up to multiple vibrational bands in more complex orientation distributions, we compare these three techniques in terms of their sensitivity to features of the molecular orientation distribution. This review is aimed at guiding planned experiments when multiple techniques are available for surface structural analysis.     

The Features of Infrared Absorption of the Protein Molecules in the Living System

We utilize a vibron-soliton model for amide-I vibrational quanta interacting with optical phonons to study the feature of infrared absorption of the protein molecules with finite temperatuse.The self-trapping of amide-Ik vibrational quantum results in red shift of the main peak and largely anomalous band to occur in the infrared absorption for the protein molecules.utilizing the concise model of vibron and improved theory of color centers we have given theoretically the value of red shifts of the main peak and the intensity of anomalous band in infrared absorption,respectively,the latter reduces with increasing temperature which is consistent with the experimental result.     

红外技术在军事上的应用

红外技术己从过去的战术地位发展到今天的战略地位,己经成为国家安全依赖的主要探测技术的手段,红外技术在军事技术领域内将得到全面、大规模地应用。