作者单位
摘要
中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室,上海 200083
红外探测器的光谱响应一致性影响高光谱成像仪器的动态范围,研究高光谱成像用拼接型短波红外探测器在同一光谱维的响应均匀性对提高高光谱成像性能有重要意义。通过测量相对光谱响应和窄带响应,对响应波段为1.0~2.5 μm、规格为2000×256的碲镉汞短波红外探测器光谱响应率进行测量和分析,提出用光谱响应非均匀性定量化分析光谱响应一致性。分析了在80 ℃和140 ℃不同的黑体温度下,窄带滤光片的中心波长和半带宽不同时,带外截止深度为OD3时,带外信号对窄带性能测试误差的影响。通过测量探测器模块的光谱响应率,计算拼接的2000×256探测器在1 μm、1.9 μm和2.5 μm处的响应非均匀性分别为6.23%、6.06%和4.07%。光谱响应率的准确测量实现了拼接型短波红外探测器的光谱响应一致性的定量化评价,有利于探测器在高光谱成像中的合理应用。
高光谱成像 光谱响应 定量化分析 短波红外探测器 碲镉汞 hyperspectral imaging spectral responsivity quantitative analysis SWIR detector Hg1-xCdxTe 
红外与激光工程
2023, 52(9): 20220890
叶振华 1,*李辉豪 1,2王进东 1,2陈星 1[ ... ]何力 1
作者单位
摘要
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室,上海 200083
2 中国科学院大学,北京 100049
红外光电探测技术通常工作在无源被动的传感模式,具有作用距离远、抗干扰性好、穿透烟尘雾霾能力强、全天时工作等优点,在航天遥感、**装备、天文探测等方面都有广泛应用。至今,二代、三代红外光电探测器已大规模进入装备,高端三代也在逐步推进实用化,并出现了前沿前瞻性的新概念、新技术、新器件。本文聚焦国内外的红外技术研究现状,重点介绍红外光电探测器当前的研究热点与未来的发展趋势。首先,介绍针对战术泛在化、战略高性能的SWaP3概念。其次,综述以超高空间分辨率、超高能量分辨率、超高时间分辨率、超高光谱分辨率为特征的高端三代红外光电探测器,分析挑战光强探测能力极限的红外探测器的技术特征与实现方法。然后,论述基于人工微结构的四代红外光电探测器,重点介绍偏振、光谱、相位等多维信息融合的实现途径与技术挑战。最后,从片上数字化升级为片上智能化的角度,探讨未来极具变革性趋势的红外探测器。
红外光电探测器 SWaP3 多维信息融合 片上智能化 曲面/柔性探测器 infrared photon detector SWaP3 multi-dimensional information fusion on-chip intelligence curved/flexible photodetector 
红外与毫米波学报
2022, 41(1): 001
王进东 1,2,3叶文成 4张伟婷 1,2,3崔爱梁 1,2,3廖清君 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院 上海技术物理研究所,上海200083
2 中国科学院 红外成像材料与器件重点实验室,上海00083
3 中国科学院大学,北京100049
4 上海市实验学校,上海200135
超构表面阵列分光具有高透射、低损耗、高集成度的特点,是当前微纳结构领域的研究热点。本文提出了一种由Si和SiO2组成的超构表面红外分光阵列。以不同波长的红外光入射单元,仅改变圆柱半径,分别计算不同波长的透射率和出射相位随半径的变化。根据广义斯涅尔定律,选择具有不同圆柱半径的若干单元组成超构表面分光周期。该周期对不同波长的入射光具有对应的透射相位梯度,验证了超构表面阵列具有分光功能。对超构表面红外分光阵列可能的应用提出了展望。结果表明:以半径为150,250,300 nm的3个Si纳米柱组成的超构表面周期可以将波长2.7 μm和2.9 μm的混合入射红外光分离,并且透射率达到70%以上。
光电器件 红外分光 超构表面 电介质 相位 photoelectric device infrared splitter metasurface dielectric phase 
光学 精密工程
2021, 29(4): 674
作者单位
摘要
中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
近十年碲镉汞第二代红外焦平面探测器应用呈现爆发式增长, 也是第三代焦平面技术快速发展的十年。文中对近十年来碲镉汞红外焦平面探测器技术的发展进行了简单的回顾, 并结合碲镉汞红外焦平面探测器的应用, 对在碲镉汞红外焦平面探测器技术方面的研究工作和工程应用进行了总结, 最后, 对未来碲镉汞红外焦平面探测器技术的发展进行了展望。
红外焦平面 碲镉汞 分子束外延 液相外延 读出电路 IRFPA HgCdTe MBE LPE ROIC 
红外与激光工程
2020, 49(1): 0103010
孙渟 1,2,3廖清君 1,2叶振华 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083
2 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室,上海 200083
3 中国科学院大学,北京 100049
高性能碲镉汞红外探测器需要生长高质量的外延层。由于与碲镉汞具有完美的晶格匹配,体碲锌镉被认为是理想衬底。晶体材料在亚晶界缺失、位错密度、均匀锌分布和低微缺陷密度等方面实现非常高的性能,对于获得优异的图像质量至关重要。法国Sofradir公司利用自己生长的碲锌镉晶体作为衬底,以控制碲镉汞外延层的质量,从而实现高性能成像。实际上,通过掌握从原材料到焦平面阵列的整个制造链以及所有前端和后端步骤,可以改进整个制作流程。介绍了如何将最新的工艺改进转化为探测器图像质量和可靠性的提高,其重点是前端工艺(衬底和外延层)。首次展示了衬底微缺陷与焦平面阵列(Focal Plane Array, FPA)图像质量之间的相关性。这得益于Sofradir公司和法国CEA-LETI研究中心之间的通力合作。对每个工艺步骤进行了大量表征(例如用于衬底检查的红外显微镜观察、位错的化学显示以及外延层的X射线双晶摇摆曲线衍射),由此完成了这种工艺的整体优化。在有效像元率和过噪声方面对图像质量进行了检测。最后,除了改进流程之外,了解每个关键步骤如何影响后续步骤并转化为最终图像质量,实现在正确的流程步骤中对单元进行划分,从而保证产量及产品质量。在中波红外和短波红外技术上,Sofradir垂直整合模型的这些优点得到了体现。
微观缺陷 位错 焦平面阵列 有效像元率 可靠性 图像质量 microscopic defects dislocations FPA operability reliability image quality 
红外
2019, 40(5): 1
作者单位
摘要
1 中国科学院 上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室,上海200083
2 上海科学技术大学 信息科学与技术学院,上海 201210
为了满足可见-近红外波段的高光谱分辨率和高灵敏观测需求,采用大面阵、低噪声碲镉汞焦平面制备技术和低损伤衬底去除技术,成功制备了高信噪比大面阵可见/近红外碲镉汞焦平面探测器。无损衬底去除技术采用机械抛光和化学腐蚀相结合的方法,使焦平面的响应波段拓展至400 nm~2 600 nm。采用信号定量化焦平面测试评价手段对可见/近红外碲镉汞焦平面的性能进行评估,640×512 25 μm中心距碲镉汞焦平面的波段量子效率可达到88.4%,信噪比达到287,有效像元率大于98%,能够获得清晰的可见和近红外波段图像。
超光谱探测 可见/近红外成像 碲镉汞 衬底去除 量子效率 ultra-spectrum detection Vis/NIR spectral imaging HgCdTe substrate removal quantum efficiency 
应用光学
2019, 40(3): 429
Author Affiliations
Abstract
1 Center of Interferometer R&D, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200082, China
2 Key Laboratory of Infrared System Detection and Imaging Technology, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200082, China
3 Third Engineering Department, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200082, China
4 Infrared Imaging Material and Device Laboratory, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200082, China
5 Key Laboratory of Infrared Imaging Materials and Detectors, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200082, China
6 Department of Optical Coatings and Materials, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200082, China
7 Space Cryocooler System Laboratory, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200082, China
8 State Key Laboratory of Transducer Technology, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200082, China
To measure the global atmospheric three-dimensional distribution and change of temperature and humidity is one of the key areas in atmospheric remote sensing detection; it is also a new research and development direction in the field of meteorological satellite application. As a main element of China second generation of geostationary meteorological satellite Fengyun 4 (FY-4), which was launched on Dec. 11, 2016, the Geostationary Interferometric Infrared Sounder (GIIRS) is the first interferometric infrared sounder working on geostationary orbit internationally. It is used for vertical atmospheric sounding and gains atmospheric temperature, humidity, and disturbances. The combination of Fourier transform spectrometer technology and infrared detectors makes GIIRS have high spectral resolution and large coverage over spatial areas. With this kind of instrument, meteorological satellites can improve the capabilities for severe weather event monitoring and numerical weather prediction. Here a concise review of the GIIRS development project, including its history, missions and functions, technical design, key technologies, system integration, calibration and in-orbit operation status, etc., is presented.
120.3180 Interferometry 120.4820 Optical systems 120.6200 Spectrometers and spectroscopic instrumentation 300.6300 Spectroscopy, Fourier transforms 
Chinese Optics Letters
2018, 16(11): 111203
作者单位
摘要
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海技术物理研究所 光学薄膜与材料研究室, 上海 200083
将碲镉汞(Hg1-xCdxTe)红外焦平面器件衬底去除后, 其响应波段可拓展到可见光波段, 在高光谱成像应用中可显著减小系统的尺寸和重量, 对光电探测系统的小型化和微型化具有重要实用价值.而明确碲镉汞材料在可见近红外波段的光学常数, 对碲镉汞器件在这一响应波段的性能研究具有重要意义.分别测量了不同组分碲镉汞材料的椭圆偏振光谱, 拟合得到了其在400~1600 nm波段范围内的光学常数值, 并利用反射光谱对获得的光学常数进行了验证.采用这些碲镉汞外延材料光学常数测量值, 并选用ZnS和YF3分别作为高低折射率的增透膜材料, 针对不同响应波段的背入射可见近红外碲镉汞焦平面器件, 设计了不同的宽谱增透膜系, 响应波段范围内的平均透过率高于90%.
碲镉汞 可见近红外波段 光学常数 增透膜 Hg1-xCdxTe visible to near-infrared optical constant antireflection coatings 
红外与毫米波学报
2018, 37(3): 290
叶振华 1,2,*黄建 1,2尹文婷 1,2冯婧文 1[ ... ]何力 1
作者单位
摘要
1 中国科学院上海技术物理所,红外成像材料与器件重点实验室,上海200083
2 中国科学院研究生院,北京100039
报道了在钝化界面进行低能等离子体植氢优化的n+onp碲镉汞(HgCdTe)中波(MW,midwavelength)光伏红外探测芯片的研究成果.基于由采用分子束外延技术生长的HgCdTe薄膜材料,通过注入阻挡层的生长、注入窗口的光刻、形成光电二极管的B+注入、钝化介质膜的生长、优化钝化界面的等离子体植氢、金属化和铟柱列阵的制备等工艺,得到了钝化界面植氢优化的HgCdTe中波红外探测芯片.从温度为78K的电流与电压(IV)和动态阻抗与电压(RV)特性曲线中,发现钝化界面植氢优化的HgCdTe红外中波探测芯片的光电二极管开启电压比未经过植氢处理的增加了50mV左右,零偏与反偏动态阻抗提高了10倍,且正向串连电阻也明显减小.这表明钝化界面等离子体植氢处理可以抑制HgCdTe中波光电二极管的暗电流和优化探测芯片的欧姆接触,从而能提高中波红外焦平面探测器的探测性能.
钝化界面 等离子体植氢 暗电流 HgCdTe HgCdTe passivation interface plasmahydrogenimplantation dark current 
红外与毫米波学报
2011, 30(3): 260
作者单位
摘要
中国科学院上海技术物理研究所,上海,200083
报道了激光束诱导电流(LBIC)在碲镉汞(HgCdTe)红外双色探测器工艺检测中的应用.通过LBIC测试,发现p型HgCdTe材料由B+离子注入损伤形成的n区面积大于其注入面积,并获得n区横向的精确分布.同时,运用LBIC,获得了p型HgCdTe材料因不同能量的等离子体干法刻蚀诱导的刻蚀台面侧壁工艺损伤形成的n区横向分布,并得到了n区横向宽度与等离子体能量的关系.
激光束诱导电流 干法刻蚀 双色探测器 LBIC HgCdTe dry etching HgCdTe two-color detector 
红外与毫米波学报
2005, 24(6): 459

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