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Design of Performance Test System and Analysis of Temperature Dependence for Space-Borne Array CCD
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 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
图 & 表
图 1. 面阵CCD的光电性能测试系统示意图
Fig. 1. Schematic of electro-optical test system of array CCD
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图 2. 面阵CCD图像采集系统的框图
Fig. 2. Block diagram of array CCD image acquisition system
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图 3. 面阵CCD探测器制冷系统的结构示意图
Fig. 3. Schematic of cooling system of array CCD detector
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图 4. 积分球照度的非均匀性测试结果
Fig. 4. Integrating sphere illumination non-uniformity test result
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图 5. 制冷控制结果。(a)温度控制曲线;(b)不同的工作温度
Fig. 5. Refrigeration control results. (a) Temperature control curve; (b) different working temperatures
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图 6. 暗电流与温度的变化关系曲线
Fig. 6. Curves of dark current and temperature
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图 7. 不同工作温度下的QE曲线变化结果
Fig. 7. QE curves change results at different working temperatures
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图 8. 不同工作温度下DPC的QE
Fig. 8. QE of DPC under different working temperatures
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表 1积分球光源的辐射稳定性测试结果
Table1. Radiation stability test results of integrating sphere light source
Wavelength /nm | 490 | 565 | 670 | 763 | 765 | 865 | 910 | Avarage |
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Stability /% | 0.036 | 0.032 | 0.049 | 0.017 | 0.060 | 0.047 | 0.014 | 0.036 |
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表 2积分时间精度的测量结果
Table2. Measurement results of integration time accuracy
Requirement /ms | 0±0.005 | 5±0.005 | 75±0.005 | 200±0.005 | 300±0.005 |
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Measurement /ms | 0 | 5.0029 | 75.0039 | 200.0032 | 300.0021 |
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表 3不同波长下光响应不一致性的测量结果
Table3. Measurement results of inconsistency of light response at different wavelengths
Wavelength /nm | 443 | 490 | 565 | 670 | 763 | 765 | 865 | 910 |
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PRNU /% | 2.76 | 1.88 | 1.62 | 2.07 | 2.36 | 2.03 | 2.62 | 2.73 | Manufacturer data /% | 2.8(400 nm) | - | - | 2.5(650 nm) | - | - | - | 2.8(900 nm) | Limits | ≤3% | ≤5% |
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表 4探测器的光电性能参数测试结果
Table4. Photoelectric performance parameter test results of detector
Parameter | Unit | Result | Manufacturer data | Limit |
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Systemga | DN·electron-1 | 0.025 | - | ≤0.049 | Saturation gray value | DN | 3200 | - | ≥2000 | Full well capacity | 1×103 electron ·pixel-1 | 128 | 120 | ≥80 | Readout noise | electron | 2.980 | 2.9 | ≤4 | Max signal noise ratio | | 346 | - | ≤357 | Dark current | electron·pixel-1·s-1 | 1011.776 | 1118 | 6 ℃,≤5779.5 | Dark signal nonuniformity | electron·pixel-1·s-1 | 20 | 267 | 6 ℃,≤578 | Defect pixel (white spot, black spot) | | 0 | 0 | ≤50 |
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表 5探测器光响应非线性及QE测试结果
Table5. Detector optical response nonlinearity and QE test results
Parameter | Wavelength /nm | Unit | Result | Manufacturer data | Limit |
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Linearity rrror | 443 | % | 0.73 | - | ≤1 | | 490 | | 0.23 | | 565 | | 0.40 | | 670 | | 0.30 | | 763 | | 0.62 | | 765 | | 0.19 | | 865 | | 0.15 | | 910 | | 0.30 | QE | 400 | % | 57.89 | 61.8 | ≥40 | | 500 | 89.60 | 90.7 | ≥80 | | 650 | 87.77 | 89.5 | ≥80 | | 900 | 27.03 | 29.6 | ≥25 |
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姚萍萍, 许孙龙, 涂碧海, 于新宇, 崔珊珊, 骆冬根, 洪津. 星载面阵CCD性能测试系统设计及温度影响分析[J]. 中国激光, 2020, 47(9): 0910001. Yao Pingping, Xu Sunlong, Tu Bihai, Yu Xinyu, Cui Shanshan, Luo Donggen, Hong Jin. Design of Performance Test System and Analysis of Temperature Dependence for Space-Borne Array CCD[J]. Chinese Journal of Lasers, 2020, 47(9): 0910001.