新型非制冷高速高灵敏度红外探测器的研制

介绍了一种新型非制冷高速高灵敏度硅基电容式红外探测器的工作原理,描述了探测器的设计思想及制作工艺。该探测器采用密封于微气腔的特殊气体吸收红外辐射以改变探测器微电容的原理来进行红外探测,制作工艺采用微机械加工技术。对样品的测试表明这种红外探测器能探测红外信号。     

非制冷红外探测器陶瓷封装结构优化及可靠性分析

陶瓷封装是非制冷红外探测器最主流的封装形式,封装的低成本、小型化和高可靠性是发展方向。在某款陶瓷封装探测器结构的基础上,提出一种优化结构,优化后成本降低约5%、体积缩小约30%。基于ANSYSWorkbench有限元分析软件,从网格数量无关性验证出发,分析了非制冷红外探测器陶瓷封装原始结构和优化结构各组件在10.2G随机振动环境和500g半正弦波冲击振动环境的最大等效应力和最大形变,结果显示两种结构均满足可靠性要求。在此基础上,本文对优化结构红外窗口的不同材料和不同厚度进行了500g半正弦波冲击振动环境可靠性仿真,结果表明：0.3 mm～1.0 mm厚度锗窗口和硅窗口均满足可靠性要求,最大等效应力和最大形变与窗口厚度呈负相关,相同厚度的红外窗口,硅窗口比锗窗口可靠性表现更好。本文的研究为非制冷红外探测器陶瓷封装形式的后续结构设计和仿真计算提供了参考。     

红外探测器窗口异种材料焊接残余应力和变形分析

平行平板光学零件焊接变形产生弥散斑影响会聚光束成像质量。用有限元法分析红外探测器窗口异种材料焊接界面的应力分布,根据Suhir双材料界面的弯矩平衡微分方程计算窗口弯矩分布,研究焊料厚度、不同焊料和被焊材料热膨胀失配对窗口变形的影响。在正交试验优化焊接工艺过程中,用激光干涉法检测窗口变形,检测结果表明窗片顶面的仿真计算变形曲面与实测轮廓曲面一致。材料热失配和钎焊料弹塑性是引起窗口变形的主要原因。     

基于InSb的新型红外探测器材料（特邀）

InSb单晶是制备工作于中波红外大气窗口（3~5 μm）光子型探测器的典型光电转换材料,采用该单晶材料所制备的InSb红外探测器以高性能、大规格像元阵列、高稳定性和相对低成本为特点,广泛应用于军用红外系统和高端民用红外系统领域。然而,InSb 红外探测器响应波长范围固定不可调节、响应仅限于短中波红外而对长波红外无响应、相对有限的载流子寿命制约器件高温工作性能等固有特点,限制了该型探测器在工程中的广泛应用。文中系统地介绍了基于InSb材料人们为改进上述不足所开展的新型材料及其光电响应方面的研究结果。这些材料主要包括:采用合金化方法改变InSb组分形成新型多元合金材料、采用量子结构形成新型低维探测材料。对于新型合金材料,介绍了材料的合金相图、带隙与合金组分的关系、带隙的温度关联特性,并给出采用该材料制备器件的典型光电性能;对于量子结构材料,介绍了材料的制备方法、带隙与量子尺寸的关系,以及采用该材料制备原型器件的典型光响应特性。最后,对新型InSb基红外探测材料与器件的发展趋势、关键问题、研究重点进行了探讨。     

锑化铟多元红外探测器电极工艺

近年来由于红外系统应用的发展,推动了多元红外探测器的研究和使用。在红外多目标搜索和跟踪、红外成像、红外制导、控制卫星飞行姿态等系统中都已采用多元红外探测器。在红外系统中采用的探测器少则几元多则几百元,构成复杂的图案,要求面积精度高、一致性好,这在制备工艺上比单元器件要复杂得多。多元器件在工艺上比较关键的是电极的焊接和引出问题。因它不能像单元那样用铟球焊。一般采用在光敏面上蒸发铟,然后用热     

高真空低温下红外探测器窗口吸附物的分析

利用X射线光电子能谱、红外喇曼反射谱和红外透射谱,研究了在超高真空环境下,红外探测器在电老化一段时间后,其表面镀ZnS的Ge窗口材料表面的变化情况。对比电老化前后的两种探测器窗口的实验结果,表明探测器窗口上的吸附物可能来自真空腔内的易放气部件,如连接导线的外皮。     

非制冷型中长波铟砷锑探测器

工作在中、长波红外波段(波长5~12μm)的红外探测器在红外制导、红外成像、环境监测及资源探测等方面有着重要而广阔的应用前景。目前中国军用和民用对这一波段的非制冷型、快速响应的光子型红外探测器有迫切需求。文中用熔体外延(ME)法在InAs(砷化铟)衬底上生长的InAs0.05Sb0.95(铟砷锑)厚膜单晶,制作了高灵敏度、非制冷型、中长波光导型探测器,探测器上安装了Ge(锗)浸没透镜。傅里叶变换红外(FTIR)吸收光谱显示InAsSb材料的本征吸收边出现在波长8μm以后。InAs0.05Sb0.95探测器的光谱响应波长范围为2~9μm。室温下,在波长6.5μm处的峰值探测率Dλp*达到5.4×109 cm·Hz1/2·W-1,在波长8.0μm和9.0μm处的探测率D*分别为9.3×108和1.3×108 cm·Hz1/2·W-1,显示了InAsSb探测器的优越性能及对红外探测和成像的应用前景。     

长线列红外探测器真空密封结构设计

针对长线列碲镉汞红外焦平面探测器封装的特点,文章设计分析相对应的探测器真空密封结构。在用于封装3000元及5000元碲镉汞焦平面红外组件研制中,详细阐明了其真空密封结构的设计和工艺实现。符合航天空间应用的高可靠性真空结构,是长线列探测器组件正常工作并完成地面相关试验验证的关键。     

凸面锗窗口亚波长抗反射结构的设计与制备

红外光学成像系统的灵敏度与光学窗口透射率密切相关，锗窗口是红外光学系统的常用窗口，在锗窗口上制备亚波长结构可以增强抗反射性能从而提高透射率，且常选择凸面窗口以获得更大的视场角。针对在曲面窗口上亚波长结构的制备工艺较为复杂的难题，本文运用柔性紫外纳米压印方法（soft UV-NIL），在凸面锗窗口表面高效、高质量地制作了亚波长抗反射结构。首先基于时域有限差分方法优化设计了亚波长抗反射结构参数，然后基于soft UV-NIL工艺制备了符合设计要求的亚波长结构。测试结果表明，在3.55～5.55μm波长范围内，凸面锗窗口单面平均透射率由65.81%提升到78.68%，在波长为4.4μm处，透射率由65.85%提升至83.13%，实现了中红外宽波段抗反射效果。     

硅基BIB红外探测器研究进展

以锗基和硅基为主的阻挡杂质带（blocked impurity band,BIB）红外探测器的兴起有力推进了红外天文学的快速发展,其中硅基BIB红外探测器在特定波长的航天航空领域有着不可替代的地位。国外对硅基BIB红外探测器的研究已有40多年,以美国航空航天局（NASA）为主的科研机构已经实现了硅基BIB红外探测器在天文领域的诸多应用,而国内对硅基BIB红外探测器的研究尚处于起步阶段。本文首先阐述了硅基BIB红外探测器的工作原理,然后简单概述了器件结构和制备工艺,并对不同类型的硅基BIB探测器的性能进行了对比分析,之后介绍了其在天文探测中的应用,最后对硅基BIB红外探测器未来的发展进行了展望。     

红外探测器金属杜瓦瓶锗窗口低温封接技术

为满足钎焊原理和条件的要求,选用软钎焊封接工艺,对锗窗口进行了金属化处理。对金属化材料与焊料的选择、配制以及钎焊等工艺做了大量的探索与实验,并取得了有用的结果。该工艺技术已应用于制作红外探测器件。     

MEOMS封装的锗窗金属化结构界面特性研究

基于微光机电系统对真空封装的要求,采用磁控溅射法在锗窗口上制备不同膜系的金属化结构,研究在相同的热处理条件下,不同膜系结构对锗窗口界面特性的影响。采用俄歇电子能谱分析原子在膜层间和膜基间的扩散行为。采用划痕测试仪分析膜基间的力学性能。结果表明:Ni元素对Au元素的阻挡效果明显,Cr/Ge的界面扩散剧烈。Cr/Ni/Au金属化结构的膜基结合力为14N,优于其他膜系结构,对于提高锗窗膜基结合强度效果最显著。     

硅基红外焦平面阵列技术的新进展(Ⅰ)

主要介绍以硅为衬底的非本征硅、金属硅化物（Ｐｄ２Ｓｉ，ＰｔＳｉ和ＩｒＳｉ）肖特基势垒红外探测器、ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ异质结内光电发射红外探测器、硅基红外图象传感器、硅微测辐射热计等红外探测器焦平面阵列的新进展     

固体壁面红外辐射特性的研究

在飞行器红外隐身技术中,研究固体壁面的红外辐射特性十分重要,该红外辐射特性又与法向全发射率和红外辐射光谱的测量密切相关。本文介绍用参比法测量法向全发射率及用光栅单色仪测量红外辐射光谱的实验方法并对测试结果进行分析。     

超音速机载红外测量吊舱窗口温度测量实现

主要介绍了超音速机载红外测量吊舱红外测量窗口的构成、红外窗口的温度测量实现的方法；它包括测量窗口的涂层组成、温度测量所用的传感器、电路组成。还包括超音速飞行测得的温度数据曲线。同时对飞行实验所得到的温度数据进行分析，得到飞机超音速时红外测量窗口由于气动加热所引起的温度变化，以及温度变化对目标红外成像特性的影响，从而能够从所得到的窗口温度值去消除热噪声的干扰，以便更准确地得到空中目标的目标特性。     

超音速机载吊舱红外测量系统研究

介绍了超音速机载红外测量吊舱系统(以下简称红外测量吊舱)红外光学窗口的设计依据；红外探测器的工作原理；红外成像的原理；特别对跟踪空中目标时所采集到的红外图像数据作了深入研究，分析出各种数据产生的原因。为今后研究空中目标的特性提供了有效的数据积累。     

球载远红外探测系统窗口的研制

讨论了用聚对苯二甲酸乙二醇脂(PET)和聚乙烯(PE)制作远红外探测系统的窗口,聚乙烯窗口的一侧粘结着一层很薄的金刚砂粉末,用来截止可见光和近红外光透射,文中给出了金刚砂粉末层的特性、沉积工艺和4种金刚砂粉末层的透过率。     

从移动背景红外序列图像中检测运动目标

该文提出了一种从背景移动红外图像中自动检测运动目标的算法。该算法首先采用图像灰度互相关度量的匹配算法对连续的6帧序列进行配准,用第1帧和第4帧配准,第2帧和第5帧配准,第3帧和第6帧配准,然后用配准后的图像对分别做差分运算,再将3个差分图像按像素相乘,在运动目标处得到了非常尖锐的相关峰。这为进一步自动跟踪目标提供了一个跟踪窗口的中心点。实验结果验证了该方法的有效性。     

激光光声法测量红外光窗材料吸收系数的研究

本文介绍了以环形压电陶瓷片作换能器，利用激光光声技术测量经外光窗材料光学吸收系数的原理和方法，并用这种方法测量了几种红外光窗料的吸收系数，实验表明；激光光声法比激光量热法简单快捷，数据可靠，这在光窗片的生产测试中有其实用价值。