红外与激光工程
2023, 52(9): 20220890
In0.53Ga0.47As雪崩光电二极管单光子探测器(SPAD)的响应覆盖短波950~1700nm, 具有体积小、灵敏度高等特点, 在量子通信、激光测距、激光雷达等应用有广泛前景。工作温度是影响In0.53Ga0.47As SPAD性能的重要因素, 温度越高暗计数率越大, 导致器件的噪声也越大。研究器件温度特性是实现暗计数抑制的重要途径。建立了数学模型来提取器件光电性能参数, 通过分析吸收层、倍增层中载流子对温度的影响, 获得最优器件结构参数。最后, 制作了光敏面直径达到70μm的In0.53Ga0.47As SPAD芯片, 并进行了封装测试。结果显示, 70μm In0.53Ga0.47As SPAD在室温下的探测效率为14.2%, 暗计数率为88.6kHz, 噪声等效功率为3.82×10-16W·Hz-1/2, 仿真结果与测试结果的拟合曲线一致。
温度特性 短波红外探测器 激光雷达 InGaAs SPAD InGaAs SPAD temperature characteristics SWIR detector lidar
红外与激光工程
2022, 51(1): 20210897
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院精密光机电一体化技术教育部重点实验室, 北京100191
全天时星敏感器技术可以将星敏感器的应用推广到临近空间飞行器如平流层飞艇和高空气球等平台, 是星敏感器未来发展的一个重要方向。由于白天受到强烈的大气背景辐射的影响, 可见光波段星敏感器的探测能力显著受限。大气背景辐射在短波红外处的强度迅速降低, 因此利用短波红外成像系统在0.9~1.7 ?滋m波段下进行恒星探测成为研究全天时星敏感器技术的一种有效可行的方案。为了系统地分析并验证短波红外全天时星敏感器的可行性, 文中在分析全天时星敏感器探测模型的基础上, 重点讨论了短波红外探测器噪声对星敏感器探测能力的影响并基于探测模型确定了20 km高度处全天时星敏感器的光学参数。基于短波红外探测器研制了全天时星敏感器原理样机, 结合地面处的观星实验, 测试了原理样机的探测性能并验证了全天时星敏感器探测模型的正确性。
全天时星敏感器 建模仿真 短波红外探测器噪声 外场白天观星实验 all-time star sensor modeling and simulation short-wave infrared detector noise daytime star observation experiments 红外与激光工程
2019, 48(11): 1113001
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽合肥230026
主要针对星载多路短波红外探测器的温度要求设计了高精度在轨温度控制系统。首先,在对工作温度控制需求进行分析的基础上, 提出了该系统短波红外探测器的温度高稳定性要求;其次设计了高稳定性温度采集电路、低噪声热控驱动电路,并且在FPGA芯片 上基于开关控制算法,产生了脉宽调制信号;然后利用该脉宽调制信号控制热电制冷器的驱动电流,实现了在资源有限的条件下, 温度控制高稳定度的要求。最终性能测试的结果表明,温控精度可以达到±0.1°,满足该多路短波红外探测系统星载工作温度稳定性要求。
偏振遥感 星载 短波红外探测器 高稳定性制冷 polarized remote sensing the satellite-borne the shortwave infrared detector the high stability refrigeration 大气与环境光学学报
2018, 13(3): 233
1 南通大学 电子信息学院, 江苏 南通 226019
2 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料和器件重点实验室, 上海 200083
采用扫描电容显微镜分析了平面型PIN In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As/ In0.52Al0.48As短波红外探测器盲元产生的原因, 利用半导体器件仿真工具Sentaurus TCAD对探测器中的盲元特性进行了模拟, 并利用制备的Au/P-In0.52Al0.48As传输线结构芯片对P电极的欧姆接触进行优化.研究结果表明, P电极与扩散区外的N--In0.52Al0.48As帽层形成导电通道导致了盲元的产生, 优化后Au与P-In0.52Al0.48As帽层之间具有更低的比接触电阻为3.52×10-4 Ω·cm-2, 同时Au在高温快速热退火过程中的流动被抑制, 从而降低了盲元产生的概率.
短波红外探测器 盲元 比接触电阻 Short wavelength infrared detector InGaAs InGaAs Blind pixel Special contact resistivity Au Au
针对InGaAs短波红外探测器的配置需求,提出并设计了基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)的短波红外探测器配置方法。以FPGA作为核心处理器,利用VHDL语言实现了短波红外探测器的配置功能。通过RS-232接口,可与上位机进行通信和在线发送及调整探测器输出数据的顺序等参数,并通过指令切换探测器的积分之后读出(Integrate Then Read, ITR)工作模式和积分同时读出(Integrate While Read, IWR)工作模式。实际应用表明,本文的配置方法能够使短波红外探测器正常工作,能够灵活调整工作模式和配置参数,满足短波红外探测器的实际应用需要。
短波红外探测器 配置方法 shortwave infrared detector configuration method FPGA FPGA