量子級(jí)聯(lián)紅外探測(cè)器

美國倫斯勒理工學(xué)院的研究人員開發(fā)出了一種基于納米技術(shù)的新型量子點(diǎn)紅外探測(cè)器(qdip)。這種以金為主要材料的新型元件可大幅提高現(xiàn)有紅外設(shè)備的成像素質(zhì),將為下一代高清衛(wèi)星相機(jī)和夜視設(shè)備的研發(fā)提供可能。

美國專利us7312450(2007年12月25日授權(quán))本發(fā)明提供一種可在保持性能的同時(shí)降低功耗的紅外探測(cè)器件。該器件由一個(gè)熱釋電元件、一個(gè)i/v轉(zhuǎn)換電路、一個(gè)電壓放大電路、一個(gè)探測(cè)電路、一個(gè)輸出

紅外探測(cè)器是一門新興技術(shù),其應(yīng)用包括溫度測(cè)量、匪警/火警、機(jī)器人/工業(yè)設(shè)備、熱彈性應(yīng)力分析、醫(yī)療診斷以及包括氣體分析在內(nèi)的化學(xué)分析.主要介紹紅外探測(cè)器發(fā)展的三大趨勢(shì):熱成像、數(shù)據(jù)傳輸和激光測(cè)距.回顧這些技術(shù)可使人們了解目前的工藝水平及其發(fā)展趨勢(shì).

optek技術(shù)公司研制出op570系列的硅npn光電晶體管紅外探測(cè)器。這種探測(cè)器被封裝在0.10×0.08in的表面安裝型管殼內(nèi),并配有高性能的紅外透鏡。作為

法國ulissas公司向市場投放了一系列像元間距為25μm的硅紅外探測(cè)器。ul02152型探測(cè)器是一個(gè)160×120元的列陣,其熱時(shí)間常數(shù)<ms,占空因數(shù)

美國專利us7485870(2009年2月3日授權(quán))本發(fā)明提供一種氣動(dòng)型紅外探測(cè)器,它包括一個(gè)敏感腔和一個(gè)參考腔,它是通過測(cè)量其敏感腔的氣動(dòng)膨脹來探測(cè)紅外輻射的。其原理是,敏感腔吸收紅外輻射能量后,其溫度上升,從而發(fā)生氣動(dòng)膨脹。參考腔通過機(jī)械方法與敏感腔相連,它是用來控制敏感腔的氣動(dòng)膨脹的。這種膨脹或者用電學(xué)方法探測(cè),或者用光學(xué)方法探測(cè)。本專利說明書共33頁,其中有23張插圖。

采用n型摻雜的algaas/gaas和algaas/ingaa多量子阱材料,基于mocvd外延生長技術(shù),利用成熟的gaas集成電路加工工藝,設(shè)計(jì)并制作了不同結(jié)構(gòu)的中波-長波雙色量子阱紅外探測(cè)器(qwip)器件,器件采用正面入射二維光柵耦合,光柵周期設(shè)計(jì)為4μm,寬度2μm;對(duì)制作的500μm×500μm大面積雙色qwip單元器件暗電流、響應(yīng)光譜、探測(cè)率進(jìn)行了測(cè)試和分析。在-3v偏壓、77k溫度和300k背景溫度下長波(lwir)和中波(mwir)qwip的暗電流密度分別為0.6、0.02ma/cm2;-3v偏壓、80k溫度下mwir和lwirqwip的響應(yīng)光譜峰值波長分別為5.2、7.8μm;在2v偏壓、65k溫度下,lwir和mwirqwip的峰值探測(cè)率分別為1.4×1011、6×1010cm.hz1/2/w。

軍用紅外探測(cè)器需要使用工作在各種紅外波段的大規(guī)格、高均勻性多色焦平面陣列器件。滿足這些要求的一個(gè)候選者就是量子阱紅外(光電)探測(cè)器(quantumwellinfraredphotodetector,qwip)。作為新一代紅外探測(cè)器,qwip基于極薄半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的載流子束縛效應(yīng)。gaas/algaas/qwip的主要優(yōu)點(diǎn)包括標(biāo)準(zhǔn)的ⅲ-ⅴ族襯底材料和技術(shù)、良好的熱穩(wěn)定性、大面積、低研發(fā)成本以及抗輻射性。qwip的另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是具有帶隙工程能力?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)量子阱寬度和勢(shì)壘組分設(shè)計(jì)出滿足特殊要求(例如多色焦平面列陣應(yīng)用)的器件結(jié)構(gòu)。介紹了對(duì)qwip探測(cè)物理機(jī)制的理解以及近年來多色qwip技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r。

回顧了近10年基于半導(dǎo)體中量子限制效應(yīng)紅外探測(cè)器的進(jìn)展.主要關(guān)注的是二維限制結(jié)構(gòu),即量子阱結(jié)構(gòu),形成的區(qū)別與傳統(tǒng)紅外光子探測(cè)的子帶躍遷機(jī)理.在紅外光電子領(lǐng)域作為新族的量子阱紅外探測(cè)器(quantumwellinfraredphoto-detector,qwip)與最典型的紅外探測(cè)器代表碲鎘汞紅外探測(cè)器進(jìn)行了各自特色的分析,包括基本工作機(jī)理和材料與器件的制備技術(shù)等方面.對(duì)于qwip發(fā)展的回顧提升了與碲鎘汞紅外探測(cè)器之間的互補(bǔ)關(guān)系.也給出了對(duì)于qwip在未來發(fā)展方面的基本趨勢(shì).

紅外探測(cè)器安裝圖： 門磁安裝圖： 使用方法： ●首先把紅外探測(cè)器安裝在高約1.5~2.5米的地方，打開電源開關(guān)。安裝時(shí)， 應(yīng)調(diào)整探測(cè)器的傾斜角度，以使其探測(cè)距離最遠(yuǎn)。 ●按遙控器布防鍵，主機(jī)發(fā)出“嘀”聲，約延時(shí)20秒后探測(cè)器進(jìn)入布防狀態(tài)， 有人進(jìn)入監(jiān)控區(qū)，主機(jī)即刻報(bào)警（人體橫切探測(cè)器走動(dòng)時(shí)，靈敏度較高）。每 次觸發(fā)報(bào)警時(shí)間約為60秒，再次進(jìn)入監(jiān)控區(qū)，再次報(bào)警。 ●遇到緊急情況，按遙控器求救鍵，這時(shí)，探測(cè)器無論是處于布防或撤防狀態(tài)， 即刻緊急報(bào)警求救。 ●探測(cè)器處于報(bào)警狀態(tài)或緊急報(bào)警狀態(tài)時(shí)，按遙控器上的撤防鍵，則立即停止 報(bào)警，并且有人在監(jiān)控區(qū)活動(dòng)也不報(bào)警。 安裝指南： 1。探頭應(yīng)避免直對(duì)門窗口，以免誤報(bào)； 2。應(yīng)調(diào)整探測(cè)器的傾斜角度，以使其探測(cè)距離最遠(yuǎn)； 3。探頭的菲妮爾透鏡應(yīng)保持干凈，不能有遮擋物體； 4。探頭應(yīng)遠(yuǎn)離冷熱源，例如空調(diào)出風(fēng)口、暖氣、冷氣機(jī)等 5

0引言在法國,碲鎘汞的研究與發(fā)展已經(jīng)有25年多的歷史了,這項(xiàng)工作是該國sofradir工業(yè)集團(tuán)公司和cea-leti公共實(shí)驗(yàn)室之間通過大力協(xié)作進(jìn)行的。為了縮短該技術(shù)推向市場的時(shí)間,sofradir工業(yè)集團(tuán)公司和cea-leti在grenoble地區(qū)成立了一個(gè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室(defir)。目前在該地區(qū)大約有600人在從事紅外探測(cè)器的研制工作。碲鎘汞紅外探測(cè)器技術(shù)獲得良好評(píng)價(jià)已經(jīng)

設(shè)計(jì)了帶有保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)的平面型24×1ingaas線列短波紅外探測(cè)器,利用n-i-n+型inp/in0.53ga0.47as/inp外延材料閉管擴(kuò)散制備了平面型探測(cè)器。lbic測(cè)試顯示光敏元沒有明顯擴(kuò)大,保護(hù)環(huán)起到了有效的隔離效果;i-v測(cè)試表明器件的優(yōu)值因子r0a約4.2×106.cm2,在-0.1v反向偏壓下的暗電流密度約22na/cm2,擬合得到的理想因子接近1,說明正向電流成分主要為擴(kuò)散電流;在室溫20℃,器件的響應(yīng)光譜在0.9～1.68μm波段范圍,其平均峰值電流響應(yīng)率為1.24a/w,平均峰值探測(cè)率為3.0×1012cm.hz1/2/w,量子效率接近95%,響應(yīng)的不均勻性為2.63%。

本發(fā)明提供一種被動(dòng)紅外探測(cè)器．該探測(cè)器由兩個(gè)傳感器和一個(gè)評(píng)價(jià)電路組成．第一個(gè)傳感器(1)用于產(chǎn)生代表熱源與探測(cè)器背景環(huán)境之間溫差的紅外信號(hào)；第二個(gè)傳感器(3)用于敏感探測(cè)器的環(huán)境溫度；評(píng)

紅外探測(cè)器廣泛應(yīng)用于多光譜成像系統(tǒng)中,文章提出并建立了一種紅外線陣時(shí)間延遲積分探測(cè)器的成像實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),闡述了成像系統(tǒng)的工作原理,對(duì)影響成像質(zhì)量的兩個(gè)主要因素電子穩(wěn)像與自動(dòng)對(duì)焦進(jìn)行了深入分析。利用高精度直流測(cè)速機(jī)確定了轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速與探測(cè)器的行轉(zhuǎn)移頻率,采用卡爾曼濾波算法濾除了測(cè)速機(jī)帶來的噪聲,提高了速度匹配精度。在分析比較紅外相機(jī)四種檢焦方法的基礎(chǔ)上采用視頻信號(hào)幅度法進(jìn)行檢調(diào)焦。在國家光學(xué)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心實(shí)地搭建了成像實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),并分別對(duì)5.3,6.4和9.2mm寬度靶標(biāo)成像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采集到的原始靶標(biāo)紋理清晰,照相分辨率達(dá)到了每毫米11.3對(duì)線,達(dá)到了實(shí)驗(yàn)預(yù)期目的。

紅外探測(cè)器分類及應(yīng)用 紅外探測(cè)器是能對(duì)外界紅外光輻射產(chǎn)生響應(yīng)的光電傳感器，是目前傳感器 領(lǐng)域發(fā)展的重點(diǎn)之一。利用它制成的探測(cè)器是軍事、氣象、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學(xué) 等方面需要的設(shè)備，它涉及物理、材料等基礎(chǔ)科學(xué)和光學(xué)、機(jī)械、微電子和計(jì) 算機(jī)等多學(xué)科領(lǐng)域的綜合科學(xué)技術(shù)。 按照工作機(jī)理分類： 熱探測(cè)器和光子探測(cè)器的分類和特點(diǎn) ·光子探測(cè)器：光子探測(cè)器的工作機(jī)理是利用入射光輻射的光子流與探測(cè)器材料 中的電子互相作用，從而改變電子的能量狀態(tài)，引起各種電學(xué)現(xiàn)象，這種現(xiàn)象 稱為光子效應(yīng)。光子探測(cè)器有內(nèi)光電和外光電探測(cè)器兩種，后者又分為光電 導(dǎo)，光生伏特，光電發(fā)射型，光磁電型等四種。 ·熱探測(cè)器：紅外熱探測(cè)器的工作原理是利用輻射熱效應(yīng)。探測(cè)器件接收輻射能 量后引起溫度升高，再由接觸型測(cè)溫元件測(cè)量溫度改變量，從而輸出點(diǎn)型號(hào)。 熱探測(cè)器主要有四類：熱電堆，熱釋電型，和氣體型。 光子探測(cè)器和熱探測(cè)器的分類和

主動(dòng)/被動(dòng)紅外探測(cè)器 系統(tǒng)的基本組成紅外線報(bào)警器是利用紅外線的輻射和接收技校構(gòu)成的報(bào)警 裝置。根據(jù)工作原理，又可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種類型。 （1）主動(dòng)式紅外探測(cè)器 主動(dòng)式紅外探測(cè)器是由收、發(fā)裝置兩部分組成。發(fā)射裝置向裝在幾米甚至于 幾百米遠(yuǎn)的接收裝置輻射一束紅外線，當(dāng)被遮斷時(shí)，接收裝置即發(fā)出報(bào)警信號(hào)， 因此，它也是阻擋式報(bào)警器，或稱對(duì)射式探測(cè)器。通常，發(fā)射裝置由多諧振蕩器、 波形變換電路、紅外發(fā)光管及光學(xué)透鏡等組成。振蕩器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，經(jīng)波形變 換及放大后控制紅外發(fā)光管產(chǎn)生紅外脈沖光線，通過聚焦透鏡將紅外光變?yōu)檩^細(xì) 的紅外光束，射向接收端。 接收裝置由光學(xué)透鏡、紅外光電管、放大整形電路、功率驅(qū)動(dòng)器及執(zhí)行機(jī)構(gòu) 等組成。光電管將接收到的紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)整形放大后推動(dòng)執(zhí)行機(jī) 構(gòu)啟動(dòng)報(bào)警設(shè)備。主動(dòng)式紅外報(bào)警器有較遠(yuǎn)的傳輸距離，因紅外線屬于非可見光 源，入侵

紅外探測(cè)器是紅外成像技術(shù)的核心,直接影響著紅外成像系統(tǒng)的性能。在分析目標(biāo)成像尺寸的基礎(chǔ)上,詳細(xì)分析光學(xué)彌散、探測(cè)器噪聲、成像陣列盲元等的形成機(jī)理,并進(jìn)行建模和仿真,最后將這些模型依次疊加。采用此方法得到的仿真圖像充分考慮了探測(cè)器各種效應(yīng)的影響,提高了仿真圖像的真實(shí)性與逼真度,可為紅外成像系統(tǒng)的研制及目標(biāo)檢測(cè)識(shí)別算法提供測(cè)試場景與依據(jù)。

量子點(diǎn)紅外探測(cè)器是近年來出現(xiàn)的一種新型低維納米結(jié)構(gòu)探測(cè)器,因其優(yōu)越的特性引起了人們的廣泛關(guān)注。本文給出了一種估算量子點(diǎn)紅外探測(cè)器光電流的方法,并以此為基礎(chǔ),進(jìn)一步研究了探測(cè)器結(jié)構(gòu)對(duì)光電流性能的影響。結(jié)果顯示,當(dāng)結(jié)構(gòu)參數(shù)層內(nèi)量子點(diǎn)密度和量子點(diǎn)橫向尺寸的取值都比較小時(shí),探測(cè)器能獲得一個(gè)高的光電流。

為了表征噪聲對(duì)量子點(diǎn)紅外探測(cè)器性能的影響,本文推導(dǎo)了噪聲的理論模型.該模型通過考慮納米尺度電子傳輸和微米尺度電子傳輸對(duì)激發(fā)能的共同影響,并結(jié)合噪聲增益,實(shí)現(xiàn)了對(duì)噪聲的估算.得到的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)相比,顯示了很好的一致性,從而驗(yàn)證了這個(gè)模型的正確性.

紅外探測(cè)器是能對(duì)外界紅外光輻射產(chǎn)生響應(yīng)的光電傳感器,是目前傳感器領(lǐng)域發(fā)展的重點(diǎn)之一。本文介紹了紅外探測(cè)器技術(shù),梳理了紅外探測(cè)器的起源與技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),尤其關(guān)注非制冷紅外探測(cè)器的技術(shù)發(fā)展。

本書系從四十年代至一九七三年的公開雜志中選擇較有代表性的資料四十三篇編篡而成。編入時(shí)并對(duì)多數(shù)文章寫了評(píng)語,還補(bǔ)入了新發(fā)表的文獻(xiàn)資料。此書共分六大部分:一、現(xiàn)有紅外探測(cè)器特性系各類探測(cè)器性能水平的綜合介紹。二、紅外探測(cè)基礎(chǔ)介紹探測(cè)和外差探測(cè)原理、響應(yīng)率與探測(cè)度的計(jì)算以及各種噪聲。三、光子探測(cè)器介紹鉛鹽類、insb、hgcdte、pbsnte以及鍺摻汞和摻銅

美國的kolmar公司生產(chǎn)出氮冷卻的hgmnte和hgcdte探測(cè)器,由德國的vis-tek公司代理經(jīng)銷。其特點(diǎn)是帶寬大于200mhz,量子效率高于50％,光輸靈敏度約達(dá)2—12μm?？晒?yīng)價(jià)格特別優(yōu)惠的光電與光導(dǎo)探測(cè)器。其應(yīng)用范圍為溫度分布測(cè)量圖