1 中国科学院新疆理化技术研究所，新疆 乌鲁木齐 830011
2 中国科学院大学，北京 100049
针对红外探测器在空间应用中受到高能粒子辐照后暗电流退化的问题，开展γ射线对中波碲镉汞(HgCdTe)光伏器件暗电流影响的研究。在室温和77 K温度下，利用60Co-γ射线对HgCdTe器件进行辐照试验，辐照试验结束后对低温辐照器件进行77 K低温退火和室温退火。通过比较γ辐照前后和退火后器件的I-V特性、R-V特性和零偏动态电阻R0参数，分析了γ辐照对HgCdTe器件暗电流的影响机制。试验结果表明：在总剂量为7 Mrad(Si)照条件下，器件暗电流未出现明显的退化；在77 K温度辐照条件下，器件暗电流随着总剂量的增加而增加，且暗电流退化幅度与辐照过程中的偏置有关。研究表明暗电流的退化源于γ辐照在器件中造成电离损伤，导致器件HgCdTe化层中的界面态和空穴陷阱电荷密度增加。
碲镉汞(HgCdTe)光伏器件 红外探测器 辐射效应 γ射线 暗电流 HgCdTe photovoltaic devices IR detector radiation effect γ-ray dark current 红外与激光工程
2019, 48(9): 0916001
天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
为了同时获得目标的红外图像信息和光谱信息, 设计了一种分孔径中波红外分波段成像光学系统。该系统可将位于成像器前方不同波段的目标红外场景通过分孔径方式成像到红外制冷型探测器的4个区域上。该系统通过内部分孔径的办法, 在不同通道内放置滤光片的方式, 实现在一个探测器上对3.5 μm~4.1 μm、4.4 μm~5 μm、3.5 μm~5 μm、4.4 μm不同波段的目标同时成像。该系统F数为1.93, 单通道的焦距为60 mm, MTF接近衍射极限, 同时实现了在-40℃~+60℃的无热化需求, 可以满足应用和指标需求。
红外光学设计 多光谱成像 分孔径成像 制冷型红外探测器 infrared optical design multispectral imaging aperture-divided imaging cooling type IR detector
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
在航天遥感领域, 波长在10 μm以上的长波探测器仍以HgCdTe光导型探测器为主, 在红外探测成像方面发挥着重要作用。非均匀性是目前长波光导探测器突出的问题之一, 设计了一种数模混合的非均匀性校正的长波光导探测器读出电路。该电路不仅可以有效地解决线列长波光导探测器电阻非均匀性问题, 还可以增大ROIC输出信号的动态范围, 几乎不增加读出电路功耗。经过仿真测试表明: 非均匀性问题有了明显的改善, 能够使其非均匀性降为0.5%以内, 在常温和低温下都能正常工作。该校正电路不仅能解决当前工程中的关键问题, 还对今后高性能大面阵长波光导探测器读出电路的设计具有重要的指导意义。
非均匀性校正 长波光导 红外探测器 读出电路 nonuniformity correction long wave photoconductive IR detector ROIC 红外与激光工程
2018, 47(1): 0104001
传统3D噪声模型将噪声分解为8个部分, 使复杂的噪声现象变得容易理解, 然而这个模型没有准确的噪声分离方法和物理机理阐述。因此提出一种改进的探测器噪声分离和量化方法：噪声频域分析方法。这种方法将多帧噪声数据在空间和时间上分离为11个部分, 并通过仿真实验分析各部分噪声对成像画面影响的强弱顺序, 同时指出了每部分噪声的物理机理。噪声频域分析为红外探测器建立了一个完整的噪声模型, 对理解红外探测器噪声特性、产生机理, 及有针对性地进行噪声处理指明了方向。
非制冷焦平面 红外探测器 空间噪声 时间噪声 噪声模型 uncooled IRFPA IR detector FPN temporal noise noise model
线列红外探测器的非均匀性会导致获取的红外图像含带固定噪声, 这将严重影响图像的观测识别。提出一种基于双边滤波约束的局部恒定统计校正方法。该方法在恒定统计的非均匀校正方法的基础上, 根据场景特性, 对响应信号采用双边滤波方法进行滤波分析, 并在统计结果中加以约束限制, 可有效地解决原图像的非均匀性, 并且避免了恒定统计算法中的“鬼影”与拖尾等问题。实验结果表明提出的算法校正效果明显, 收敛速度快, 易于工程化实现, 可以大幅度提高线列红外成像系统的观测质量。
线列红外探测器 红外成像系统 非均匀性校正 恒定统计校正 双边滤波 linear array IR detector IR imaging system non-uniform correction constant statistics bilateral filter
中国计量学院 机电工程学院, 浙江 杭州 310018
报道了一种基于负电阻温度系数的多晶硅电阻电热激励/压阻检测SiO2/Si3N4/SixNy微桥谐振器的新型红外探测器.微桥谐振器吸收的红外辐射引起微桥温度升高, 激励电阻和检测电桥的阻值减小, 使得恒定激励电压作用下激励电阻的静态功率和惠斯登电桥的焦耳热增加, 等效于增加了辐射在微桥谐振器上的红外辐射.初步的实验证实了该方案的可行性.
微桥谐振器 红外探测器 多晶硅电阻 负电阻温度系数 microbridge resonator IR detector polysilicon resistor negative temperature coefficient of resistance
1 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
2 中国科学院大学，北京 100039
在航天应用领域，大部分中长波红外探测器都工作在高背景下。由于 线列碲镉汞(HgCdTe)红外探测器本身的暗电流较大且各像元的暗电流具有很大的非均匀性，采用常规读出 电路方案时的输出信号动态范围过小，甚至部分像元的信号电压也无法读出。采用将电压-电流 转换和电流存储单元相结合的方法，设计了一种具有逐元背景抑制功能的中波红外探测器线列读出 电路。该方法不仅可以抑制不同像元的暗电流，而且还可以有效提高电路的信噪比，并可增大输出 信号的动态范围。电路测试结果表明，在90 K低温下，电路输出摆幅为2 V，输出电压的非均匀性下降了70%， 因此该研究对中长波红外探测器的工程化设计具有重要的指导意义。
红外探测器 背景抑制 非均匀电流存储 CMOS读出电路 IR detector background suppression inhomogeneous current storage CMOS readout circuit
基于场景的红外探测器非均匀性校正方法可以弥补基于黑体辐射定标的非均匀性校正方法存在的缺陷, 目前许多公开发表的场景校正算法比较复杂, 难于硬件和工程化实现。探索了一种基于帧间图像配准的场景校正算法, 针对国产 640×512中波制冷型红外探测器存在的非均匀性应用该算法进行了校正实验。实验结果表明该算法校正效果明显, 为基于场景的非均匀性校正算法的工程化应用提供了一种新思路。
红外探测器 非均匀性校正 图像配准 IR detector NUC image registration
中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室，上海200083
研究了HgCdTe液相外延薄膜的纵向组分分布对探测器响应光谱的影响.提出了一种计算HgCdTe红外探测器响应光谱的模型，模型中综合考虑了薄膜的实际组分分布以及光在器件各层结构中的相干、非相干传输.计算结果表明，在探测器的光吸收区，HgCdTe液相外延薄膜的组分梯度及其产生的内建电场可以显著地提高器件的响应率.通过与实验数据进行比较，验证了模型的适用性.
HgCdTe红外探测器 纵向组分分布 响应光谱 光传输模型 HgCdTe IR detector longitudinal composition distribution spectral response model of light transmission
1 北京航空工程技术研究中心，北京 100076
2 中国电子科技集团公司第十六研究所，合肥 230043
为设计出满足应用要求的长分置管斯特林制冷机，开展了制冷机的应用背景、设计要求、结构特点、关键技术的研究，并对影响制冷机应用的各类因素进行了分析。目前该型号制冷机已应用于机载红外探测装置中，经多次试验证明，该系统重复性好，运行稳定、可靠。
机载红外探测装置 长分置管 斯特林制冷机 airborne IR detector system long-connective-tube Stirling cryocooler
