紅外焦平面陣列技術(shù)的未來(lái)二十年

一、引言

本世紀(jì)中超大規(guī)模集成電路和微電機(jī)械加工(MEMS)技術(shù)的發(fā)展,使紅外探測(cè)器技術(shù)取得了驚人的進(jìn)展,紅外焦平面陣列技術(shù)是這種技術(shù)發(fā)展的一個(gè)里程碑。因紅外探測(cè)的隱蔽性和有效性,其應(yīng)用領(lǐng)域主要是軍事方面,對(duì)該技術(shù)的迫切期望使之成為軍方的“寵兒”。特別是冷戰(zhàn)軍備競(jìng)賽,軍方投入巨資使紅外探測(cè)技術(shù)發(fā)展突破了前進(jìn)道路上一個(gè)又一個(gè)的障礙,使紅外探測(cè)器技術(shù)從30年代單一的PbS器件發(fā)展到現(xiàn)在的多個(gè)品種,包括InSb、HgCdTe、PtSi、InGaAs、GaAlAs、非本征硅等量子探測(cè)器、 Vox、PZT、多晶硅和非晶硅等熱探測(cè)器;從單元器件發(fā)展到目前焦平面信號(hào)處理的大型紅外焦平面探測(cè)器。其陣列集成規(guī)模已高達(dá)2048′2048元[2],從低溫工作發(fā)展到了目前的77K或室溫工作陣列,特別是近年的發(fā)展已接近于可見光CCD、APS和CMOS圖像傳感器的水平。同時(shí)紅外探測(cè)技術(shù)正在急速地拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域和市場(chǎng),迅速地滲透到廣闊的商用領(lǐng)域,改變其長(zhǎng)期以來(lái)主要用于軍用領(lǐng)域的狀況。

二、器件制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

1、陣列集成規(guī)模將進(jìn)軍4K′4K

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紅外熱成像原理

將被測(cè)物體因溫度和發(fā)射率不同而產(chǎn)生的紅外輻射空間分布通過紅外光學(xué)系統(tǒng)和紅外探測(cè)器的光電轉(zhuǎn)換和電子放大從而生成視頻圖像的一系列過程被稱為紅外熱成像原理。紅外熱成像技術(shù)是多學(xué)科、多領(lǐng)域技術(shù)綜合發(fā)展的產(chǎn)物,由于軍事需求的牽引,已稱為目前發(fā)展速度很快的高技術(shù)之一。

目前紅外熱成像已成為一種實(shí)時(shí)顯示的成像設(shè)備,可達(dá)到與可見光電視相當(dāng)?shù)膱D像質(zhì)量。熱成像與雷達(dá)、激光、可見光探測(cè)設(shè)備相比,不需要協(xié)作光源或自然光照射目標(biāo),而是靠接收目標(biāo)自身輻射成像。熱成像為被動(dòng)方式工作,能晝夜工作。由于工作波長(zhǎng)比可見光長(zhǎng)10~20倍,所以透煙霧和塵埃的能力很強(qiáng),可以在惡劣的氣候環(huán)境下看清目標(biāo)。

工作原理

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非制冷紅外探測(cè)器

1 非制冷探測(cè)器技術(shù)發(fā)展概況
自上世紀(jì)90年代,非制冷凝視型紅外熱像儀迅速進(jìn)入應(yīng)用市場(chǎng)。這種熱像儀與制冷型凝視紅外熱像儀相比,雖然在溫度分辨率等靈敏度方面還有很大差距,但具有一些突出的優(yōu)點(diǎn):不需制冷,成本低、功耗小、重量輕、小型化、啟動(dòng)快、使用方便、靈活、消費(fèi)比高。
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