1 北京空间机电研究所，北京 100094
2 中国空间技术研究院天基空间目标监视技术核心专业实验室，北京 100094
针对 GF-5全谱段光谱成像仪热红外谱段存在响应异常、辐射定标精度难以保障的问题，开展了地面辐射定标补充试验，发现热红外谱段响应对仪器内部温度、焦面温度变化敏感是导致异常现象的主要原因。进一步对 相机输出信号值随仪器内部温度、焦面温度变化规律进行了分析总结，提出了基于仪器温度、焦面温度修正的绝对辐射定标算法，成功应用于全谱段光谱成像仪热红外谱段的实验室绝对辐射定标，结果表明定标不确定性为 1.36%。
高分五号 绝对辐射定标 热红外遥感 HgCdTe探测器 温度修正 GF-5, absolute radiation calibration, thermal inf
中国科学院安徽光学精密机械研究所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
大气主要温室气体检测仪采用HgCdTe探测器实现CO2温室气体干涉光谱数据探测,HgCdTe探测器工作温度对探测器性能具有重要影响。 针对HgCdTe探测器恒定低温下工作的需求,设计了温度采集电路与温控功率驱动电路,并以Actel公司反熔丝工艺FPGA作为主控单元, 结合PID算法,完成了星载HgCdTe探测器温控系统,实现了探测器在轨温度控制。实验及应用结果表明,控温精度优于±0.5℃, 控温稳定性优于±0.1℃/s,满足HgCdTe探测器在轨工作温度要求。
HgCdTe探测器 温度控制 PID算法 HgCdTe detector temperature control FPGA FPGA PID algorithm
1 国防科技大学 电子对抗学院, 合肥 230037
2 32026部队, 乌鲁木齐 841700
基于热传导理论, 构建了相对运动情况下脉冲激光辐照HgCdTe探测器的理论模型, 利用有限元法分析比较了不同重频、不同移动速度下探测器的热效应.结果表明, 在相对静止情况下, 重频脉冲激光辐照HgCdTe探测器时, 激光能量主要被HgCdTe光敏层吸收, 温度场高温区主要分布在HgCdTe层与CdZnTe层交界面附近; 重频为1 kHz、10 kHz时几乎没有温度累积效应, 当重频为100 kHz时, 随着脉冲数的增多, 峰值温度不断增加, 有明显的温度累积效应.在相对运动情况下, 随着激光光斑的移动, 温度峰值所在的位置逐渐向速度矢量方向偏移.从损伤的角度考虑, 当每个温度峰值都大于HgCdTe熔融温度时便能达到损伤的空间区域累积效应, 实现对多个探测像元的损伤.定性分析了汇聚到探测器焦平面单脉冲激光光斑在不同移动速度下的热效应, 结果表明移动速度越快, 脉冲结束时刻峰值温度越低, 温升曲线的斜率越小, 上升越慢.
脉冲激光 HgCdTe探测器 有限元 相对运动 温度场 损伤 Pulse laser HgCdTe detector Finite element Relative motion Temperature field Damage
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
介绍了大口径红外辐射计的光谱定标方法。 研制了大口径红外辐射计。 该辐射计主要由前置光学系统, 红外探测器(热释电探测器和碲镉汞探测器2～14 μm), 机械斩波器, 锁相放大器, 信号采集器等组成。 首先对大口径红外辐射计的光谱定标方法进行了分析, 然后建立红外辐射计光谱定标的测量装置, 并分别测试腔体热释电探测器和HgCdTe探测器的响应非线性, 最后用腔体热释电探测器在该测量装置上对HgCdTe探测器进行红外光谱响应度校准实验。 通过两种相对光谱响应度测量方法的对比, 给出多次测量结果的平均值及两种方法的对比分析。 分析结果表明, 测量系统的不确定度优于3.4%。
大口径 红外辐射计 光谱定标 腔体热释电探测器 HgCdTe探测器 Large aperture Infrared radiometer Spectral calibration Cavity pyroelectric detector HgCdTe detector 光谱学与光谱分析
2012, 32(7): 1994
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
利用描述半导体内热载流子效应的１维能量平衡模型, 对波段外10.6 μm激光辐照下光导型HgCdTe探测器的电学响应进行了数值模拟。结果表明：在激光开始辐照和停止辐照瞬间, 探测器电阻的快速变化是由载流子温度的迅速变化引起的;在激光辐照过程中以及激光停照后, 探测器电阻的缓慢变化是由晶格温度的缓慢变化进而导致载流子温度发生缓慢变化所致。模拟结果与对实验曲线的定性分析得出的结论一致。
激光 光导型HgCdTe探测器 热载流子效应 能量平衡模型 laser PC-type HgCdTe detector hot carrier effects energy balance model 强激光与粒子束
2010, 22(12): 2829
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院，北京 100039
理论分析和实验研究了高功率CO2激光对远场光导型长波红外HgCdTe探测器的干扰损伤。采用激光辐照探测器的温升理论模型，根据实验参数，讨论了高功率激光对长波红外探测器的损伤机理，计算了温升与辐照时间和功率的关系，并和CO2激光器在距离15 km处辐照光导型长波红外HgCdTe探测器的实验结果进行对比分析。实验结果表明，2.5 kW连续CO2激光经过大气衰减后在15 km处激光功率密度可达0.161 W/cm2，计算可知此时会聚到探测器靶面处的功率密度为140 W/cm2；靶面处功率密度为20.5 W/cm2时，对探测器产生干扰；靶面处功率密度为110 W/cm2时，达到损伤，计算此时探测器表面温度已达到Hg析出温度，这一实验现象和理论计算预期结果相吻合。实验结论对研究探测器的激光防护和激光干扰星载探测器技术具有指导意义。
CO2激光 长波红外探测器 HgCdTe探测器 温升模型 干扰阈值 损伤阈值 CO2 laser LWIR detector HgCdTe detector temperature rise model disturbing threshold damage threshold
国防科技大学,光电学院,定向能技术研究所,湖南,长沙,410073
研究了PV型HgCdTe探测器在1.319 μm连续激光辐照下的温升效应.根据探测器的分层结构及测温Pt电阻的位置(冷面上),推断Pt电阻测得的温度并不直接反映HgCdTe芯片的温度,而是比芯片温度低很多.实验测量了Pt电阻的温升,数值模拟了Pt电阻温度随时间的变化以及探测器各层结构的温升情况,理论分析结果与实验结果相一致.
PV型HgCdTe探测器 温升 杜瓦冷面 Pt电阻 1.319 μm连续激光
1 四川大学,物理科学与技术学院,四川,成都,610065
2 中国人民解放军63891部队,河南,洛阳,471003
用10.6(m脉冲CO2激光辐照PC型HgCdTe光电探测器进行破坏阈值实验研究,通过改变激光辐照到探测器上的能量密度直至探测器损伤、破坏,得出了HgCdTe探测器的破坏阈值;利用一维半无限大模型计算了激光损伤探测器的破坏阈值,并与实验值进行了比较.分析表明,实验误差不仅来自于探测器不同的材料性质,而且与光斑的大小,探测器的制作工艺等多种因素有关;分析了不同脉宽的激光脉冲对破坏阈值的影响,得出了合理的破坏阈值.
脉冲CO2激光 损伤阈值 PC型HgCdTe探测器 光电探测器
1 华中科技大学激光技术国家重点实验室, 湖北 武汉 430074
2 武汉科技学院电子信息工程学院, 湖北 武汉 430070
在恒压偏置的条件下,采用重复频率为1 kHz和10 Hz的飞秒激光分别对光导型室温中红外HgCdTe光电探测器进行辐照,得到了该探测器在飞秒激光辐照下的输出波形和失效时间。在重复频率为1 kHz,能量密度为0.024 mJ/cm2的飞秒激光连续辐照下,探测器输出信号表现为飞秒激光脉冲重复频率的波包,参考信号可分辨,但发生畸变;当能量密度增加到0.60 mJ/cm2时,参考信号消失,探测器失效。在重复频率为10 Hz的飞秒激光作用下,探测器的失效时间随飞秒激光能量密度的增加而增加,当激光能量密度增加到2.03 mJ/cm2时,探测器的失效时间达到520 μs。探测器输出波形表明,飞秒激光辐照过程中存在热效应,导致探测器电阻增加,输出信号电压上升。
超快光学 飞秒激光 HgCdTe探测器 失效时间 激光辐照
国防科学技术大学,理学院,湖南,长沙,410073
对3.8μm激光破坏三元PC型HgCdTe探测器系统的实验结果进行定性分析.实验结果表明:当辐照在探测器系统上的激光功率密度达411W/cm2时,系统内各部件(Ge窗口、滤光片及探测器)已严重损坏,探测器系统永久失效.分析认为:实验中引起探测器系统破坏的主要原因是温度升高引起的烧蚀热.
3.8μm激光 三元PC型HgCdTe探测器 激光损伤 3.8μm laser Detector of three PC HgCdTe units Laser damage
