用于冷光学长波红外杜瓦组件杂散光分析与抑制EI北大核心CSCD

红外谱段(8~12.5μm)作为红外对地光学载荷的主要探测谱段,在对地遥感领域发挥着重要的作用。以红外成像仪载荷的杜瓦组件为研究对象,宽幅高分辨率红外系统的光机结构作为输入边界,分析了关键面对系统杂散光的影响。为了抑制杂散光和降低背景辐射,利用柔性波纹管隔热实现200 K窗口和窗口帽低温设计。进一步分析了杜瓦组件窗口、窗口外壳、冷屏结构及表面处理工艺等对杜瓦内部杂散光的影响。冷屏采用三级挡板设计,滤光片为三波段集成,同时在考虑装配和加工精度的情况下,冷屏和滤光片支架采用分离方式。卫星红外成像仪载荷在轨运行良好,成像效果较好。为杜瓦设计和加工选择提供了一定依据。     

超导滤波器专用设计软件

开发了一套适用于高温超导滤波器设计的专用软件。利用该软件可快速得出高达20阶的任意结构的任意类型滤波器的传输方程、原型电路,并提取出其耦合系数矩阵。该软件可分析寄生耦合、基片厚度,介电常数误差等对滤波器的性能影响,并能由蒙特卡罗(Monte Carlo)法预测超导滤波器的产品合格率。此外,该软件提供了一个基于神经网络模型的计算机辅助调谐工具包。因而可解决超导滤波器设计、调谐的几乎所有问题,大大降低了其研制的难度和产业化的门槛。     

红外焦平面微型金属杜瓦高气密激光焊接的研究

高气密激光焊接是红外焦平面微型金属杜瓦的关键技术。针对微型杜瓦的结构和材料特点,通过实验对激光焊接设备可调参数电流和脉宽与焊接能量的关系、电流和脉宽对焊斑宽度、焊接斑深度的影响、离焦量和重叠对焊接质量影响的研究,得到不锈钢和柯伐、不锈钢与不锈钢和柯伐与柯伐的合理的焊接参数,并将这些工艺参数应用到某个工程项目用红外焦平面微型金属杜瓦的激光焊接中,其漏率均优于3×10-12Torr.L/s。     

长波QWIP-LED量子阱红外探测器杜瓦研制

在用于封装长波QWIP-LED量子阱探测器的杜瓦研制中,详细阐明了一种用于封装长波QWIP-LED量子阱红外探测器的结构,结构采用侧罩式设计,光信号从红外窗口进入,近红外窗口透出,提出了一种探测器胶接在管座上,管座整体再螺接在冷头的方法,提高探测器的互换性,通过热适配设计,降低低温应力对探测器影响,选择低冷损的TC4材料,降低杜瓦漏热,基本解决了长波QWIP-LED量子阱探测器杜瓦组件的关键技术,性能指标达标,成像效果良好,达到工程封装要求。     

超长线列红外探测器杜瓦真空寿命评估方法

针对超长线列红外探测器杜瓦具有容积大、零部件种类多、材料放气源多,特别是集成式超长线列杜瓦与内充3 MPa高压氦气的直线脉管冷指封装集成等特点,基于材料解析放气及渗透理论,建立了超长线列杜瓦组件真空寿命评估模型,对分置式与集成式超长线列杜瓦的真空寿命进行了计算,其真空寿命预计值均可以达到2年。设计了一种杜瓦真空度在线监测结构对这两类杜瓦的真空度进行了实时监测,分置式及集成式杜瓦真空寿命预计值与实测值相对误差分别为5.8%和6.96%。因集成式杜瓦真空寿命估算较为困难,对其热负载通过制冷性能进行实验验证,其热负载2年后未发生明显变化。     

LaAlO3衬底高温超导线性相位滤波器

报道了带宽为10 MHz,80%以上带宽内群时延失真小于20 ns的高温超导线性相位滤波器.该滤波器制作于LaAlO3衬底上,采用了一种新的谐振器结构以消除寄生耦合的影响,使得滤波器不仅具有很好的线性相位特性,而且具有对称的幅频响应特性.滤波器实测带宽为9.85 MHz,回波损耗约16 dB,带外抑制大于80 dB,群时延失真(80%以上带宽内)约20 ns,其他实测指标也与仿真结果符合很好.     

碲镉汞红外探测器高低温循环特性研究

由于卫星长寿命的要求与机械制冷机有限寿命的矛盾，制冷机必须采用间歇式工作模式，因此星载碲镉汞红外探测器在太空中工作会经受从常温(20℃)到低温(-173℃以下)的成千上万次的温度循环，这给红外探测器带来了新的可靠性问题。本文介绍了自主研发的高低温循环试验系统，液氮致冷，温度循环范围为295K到100K。利用试验系统对两种型号的红外探测器组件进行了温度循环试验可靠性研究，测试和统计了循环试验前后的电阻、信号和噪声变化，针对具体试验结果做了分析和解释，为器件的工艺研发和改进提供了参考。     

12.5 μm长线列碲镉汞焦平面杜瓦组件

256×2碲镉汞焦平面模块由2个256×1元芯片和2个光伏信号硅读出电路模块平行对称组成,并分别与2个不同波段的微型滤光片以架桥式结构直接耦合后封装在全金属微型杜瓦内,形成了长波256×2长线列碲镉汞红外探测器件组件。基本解决了256×2焦平面杜瓦组件的关键技术,即高精度的组装技术、器件在冷平台上的热失配设计技术和高可靠性封装技术。对抑制杂散光、降低背景辐射、提高组件的可靠性等方面采取了一系列措施,使研制的碲镉汞焦平面器件获得了良好的性能,并进行了一系列空间适应性实验,实验前后的组件性能未发生明显变化,满足工程化应用的要求。     

40 K双波段长波探测器冷箱封装技术研究

冷光学技术是弱目标及多光谱红外探测的重要支撑技术。为了实现低温光学系统温度精确控制和防污染,一般多将低温光学与探测器集成在冷箱内。某高光谱相机需要1个320×64量子阱探测器和1个320×64 II类超晶格探测器共面拼接,集成双波段微型滤光片,形成长波双波段探测杜瓦组件,探测器工作所需的40 K低温环境由脉管制冷机提供。杜瓦采用无窗口设计,并通过柔性波纹管将杜瓦外壳与冷箱外壳集成,以实现气密性集成和光校调节。针对40 K温区双波段探测器封装的三维拼接、探测器及滤光片的低应力封装、制冷机与探测器的高效热传输等难点,对探测器的三维拼接、40 K温区高效热传输、探测器低应力集成的热层结构、低应力滤光片支撑、杜瓦与制冷机耦合等进行研究,创新性提出了三点Z向调节拼接方法、探测器Al₂O₃载体复合钼基板和钼冷平台的热层结构、双波段滤光片集成的钼支撑结构、带应力隔离的冷平台与制冷机过盈装配的耦合方法,最终实现了40 K温区下双波段探测器平面度优于±2.06μm(RMS)、探测器的低温应力小于22.06 MPa、双波段滤光片低温形变小于8.55μm、探测器与...     

基于朗缪尔吸附模型的杜瓦真空寿命评估研究

影响杜瓦真空寿命的主要是内部材料出气。针对红外探测器杜瓦的出气机理及密封前需长时间排气特点,提出了以满足朗缪尔吸附模型的脱附速率方程作为杜瓦出气率模型的真空寿命评估方法。创新性地提出排气结束时变温监测离子流的方法,获得同覆盖度下不同温度的出气率,消除覆盖度的影响,提取了杜瓦的整体出气激活能,推导出存储温度下初始出气率及出气率随时间变化的关系。实验发现三个杜瓦在不同测试条件下获得的激活能差异为8.8%。跟踪封装2年的杜瓦热负载,验证估算的寿命误差为7.2%。本研究为小批量、多样化杜瓦提供了便利的真空寿命无损检测评估方法。