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《紅外探測(cè)器發(fā)展述評(píng)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第36卷第12期激光與紅外Vol.36,No.122006年12月LASER&INFRAREDDecember,2006文章編號(hào):100125078(2006)12201099204紅外探測(cè)器發(fā)展述評(píng)袁繼俊(華北光電技術(shù)研究所,北京100015)摘要:介紹了紅外探測(cè)器從分立型器件到集成化焦平面陣列的發(fā)展和“三代”探測(cè)器狀況,比較了HgCdTe和AlGaAs/GaAs的各自特點(diǎn),提出了發(fā)展成像傳感器的建議。關(guān)鍵詞:紅外探測(cè)器;焦平面陣列:發(fā)展評(píng)述中圖分類號(hào):TN215文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AReviewofInfr
2、aredDetectorDevelopmentYUANJi2jun(NorthChinaResearchInstitueofElectro2optics,Beijing100015,China)Abstract:Thedevelopofseparateddetectorintointergratedfocalplanearrayandstateof“threegenerations”detectorareintroduced.EachfeaturebetweenHgCdTeandAlGaAs/GaAsa
3、recompared.Aproposalofdevelopingimagesen2sorassemblyissuggested.Keywords:infrareddetector;focalplanearray;developingreview1引言理電路芯片集成互連耦合后,共同封裝在一個(gè)外殼紅外探測(cè)技術(shù)是信息獲取的主要手段之一,紅中,在焦平面上實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換和信號(hào)處理,將各元件外系統(tǒng)的核心是紅外探測(cè)器。由于應(yīng)用的迫切需的光電信號(hào)多路傳輸至一條或幾條輸出線,以行轉(zhuǎn)移求,紅外探測(cè)器的發(fā)展非常迅速,20世紀(jì)后
4、半葉,單或幀轉(zhuǎn)移的視頻信號(hào)的形式輸出,探測(cè)器結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)元、多元線列和小規(guī)模面陣器件技術(shù)已經(jīng)成熟,廣泛化,包括電源線、驅(qū)動(dòng)電路和信號(hào)輸出等全部引出線[1]應(yīng)用于軍、民各個(gè)領(lǐng)域;進(jìn)入90年代以來,已經(jīng)由分大約只需40條。其結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示。立型器件發(fā)展為集成化的焦平面陣列,器件性能極大提高,促進(jìn)了整機(jī)和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。實(shí)踐證明,紅外器件水平的提高和新一代器件的出現(xiàn),就會(huì)使紅外整機(jī)性能大幅提升甚至更新?lián)Q代,所以有“一代器件、一代整機(jī)、一代裝備”之說。本文對(duì)紅外探圖1分立型器件信號(hào)輸出與前放連接示意圖測(cè)器的
5、發(fā)展進(jìn)行了評(píng)述。與分立型器件相比,紅外焦平面陣列的元數(shù)可2從分立器件到焦平面陣列以提高幾個(gè)數(shù)量級(jí),擴(kuò)展到材料和工藝技術(shù)允許的分立型紅外探測(cè)器,是指器件單獨(dú)封裝實(shí)現(xiàn)光規(guī)模。紅外焦平面陣列從結(jié)構(gòu)、制造、檢測(cè)到性能都電轉(zhuǎn)換功能,每個(gè)探測(cè)器元單獨(dú)輸出信號(hào),再與前放發(fā)生了質(zhì)的變化,是新一代紅外探測(cè)器。等信號(hào)處理電路相連,每個(gè)器件都形成一個(gè)單獨(dú)的通道,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。作者簡(jiǎn)介:袁繼俊(1936-),男,研究員,多年從事紅外技術(shù)研紅外焦平面陣列(IRFPA)是指大規(guī)模M×N究和科研管理工作,現(xiàn)為激光與紅外雜志主編。
6、(元)面陣型或4N或6N(元)型探測(cè)器芯片與信號(hào)處收稿日期:2006208217?1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net1100激光與紅外第36卷1/2理論上信噪比可以提高(M×N),這就給原來性能較低、響應(yīng)較慢的熱探測(cè)器提供了可以做成凝視焦平面陣列用于成像在一般場(chǎng)合應(yīng)用的可能。用可以和電視兼容的每秒25幀成像為例,每幀時(shí)間為40ms,對(duì)于時(shí)間常數(shù)為毫秒級(jí)的熱
7、型探測(cè)器來說,凝視成像要求的時(shí)間常數(shù)已不成問題。非制冷紅外焦平面陣列目前已達(dá)640×480元,應(yīng)用最多的是160×120元、320×240元器件。其功能材料主要有:測(cè)輻射熱計(jì)型的無定型硅(a-Si)、氧化釩圖2In柱碰焊和環(huán)孔焦平面陣列結(jié)構(gòu)(VOx)和熱電型的鋯鈦酸鉛(PZT)、鈦酸鍶鋇(BST)、鉭酸鈧鉛(PST)等。目前非制冷焦平面熱像儀的NETD可達(dá)0.1℃,能滿足一般工業(yè)需要和部分中低端軍用需要。4光子探測(cè)器及其焦平面陣列紅外光子探測(cè)器一般由半導(dǎo)體材料制成,光子直接激發(fā)光敏材料的束縛電子成導(dǎo)電電
8、子,滿足一定能量的光子才能產(chǎn)生激發(fā)作用,因此光敏材料的禁帶寬度或雜質(zhì)能級(jí)決定了其響應(yīng)波長,稱響應(yīng)對(duì)圖3焦平面陣列的探測(cè)器和處理電路波長有選擇性。針對(duì)應(yīng)用最廣的三個(gè)大氣透過窗3熱探測(cè)器與非制冷焦平面陣列口,發(fā)展了1～3μm的短波紅外(SWIR)、3～5μm的熱型探測(cè)器接收紅外輻射后,輻射能引起靈敏中波紅外(MWIR)和8～14μm的長波紅外(LWIR)元溫度變化而產(chǎn)生信號(hào),對(duì)不同波長輻射能量的響探測(cè)器。光子探測(cè)器靈敏度高,響應(yīng)快,但大多在低應(yīng)
