中国电子科技集团公司第十一研究所，北京 100015
描述了国外高光谱红外焦平面探测器组件的发展状况和工程应用情况，并介绍了国内高光谱红外焦平面探测器组件的研究进展。通过分析高光谱红外焦平面探测器的性能特点，提出了高光谱红外焦平面探测器的研究重点。
高光谱 碲镉汞 红外探测器组件 红外成像 hyperspectral mercury cadmium telluride infrared detector assembly infrared imaging
红外与激光工程
2020, 49(7): 20190495
1 中国科学技术大学 环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
3 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
为满足低等级红外探测器组件在高可靠性领域的空间应用需求, 对星载红外探测器组件进行温度循环试验、力学试验以及高温老炼试验等环境试验考核, 并基于双积分球式均匀照明系统对环境试验前后红外探测器组件相对光谱响应率进行测试。通过对比环境试验前后红外探测器组件相对光谱响应率变化, 分析红外探测器组件的环境适应性, 揭示红外探测器组件的质量缺陷及其他潜在缺陷, 剔除早期失效, 并从参试红外探测器组件中筛选出性能优良的探测器应用在星载偏振扫面仪进行大气偏振探测。试验结果表明: 参试的红外探测器组件在环境试验前后具有良好的稳定性和可靠性, 可以满足航天载荷应用需求。
航天载荷 红外探测器组件 可靠性 环境试验 筛选 space load infrared detector assembly reliability environmental test screening 红外与激光工程
2020, 49(2): 0204001
1 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术联合国家重点实验室, 上海 200083
2 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
3 中国科学院大学, 北京 100049
为了实现大视场、高空间分辨率、高光谱分辨率的指标要求, 通常采用多模块拼接的技术方案, 实现超长线列的组件。通过两个热电致冷器的拼接实现120 mm长度的大冷面, 通过多个模块拼接实现4 000元长线列InGaAs短波红外探测器组件的封装。同时针对超长线列温度均匀性实现、拼接焦平面的共面性、拼接的工程可靠性开展研究, 通过热电致冷器的拼接、热分析、冷板材料的选择、零件公差控制及微调节等技术手段, 在工程上实现了超大冷面的温度均匀性控制在±0.4 ℃以内; 焦平面的共面性控制在±0.020 mm以内。封装的超长线列InGaAs短波红外组件通过了冲击和随机振动实验, 实验前后焦平面的共面性无明显变化, 实现了清晰的地面成像。
超长线列 InGaAs探测器组件 热电致冷器 拼接 共面 Long Linear InGaAs detector assembly thermoelectric cooling mechanical assembly coplanar 红外与激光工程
2019, 48(11): 1104005
全面深入了解红外探测器组件制冷需求对促进红外探测器组件应用具有重要意义。本文详细分析了红外探测器组件应用中和斯特林制冷机相关的技术参数，主要有红外探测器组件外形尺寸、重量、红外探测器工作温度、制冷时间、输入功率、控温精度、机械噪声、环境适应性和可靠性等，并结合工程实际应用，指出了红外探测器组件应用中斯特林制冷机选型要重点关注的问题以及红外探测器组件制冷参数设计方法，为更好地应用红外探测器组件提供参考。
红外探测器组件 斯特林制冷机 制冷参数 infrared detector assembly，Stirling cooler，cooli
1 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术联合国家重点实验室, 上海 200083
2 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
3 中国科学院大学, 北京 100049
第二代地球静止轨道(GEO)气象卫星用于定量化气象预报, 中国已经成功研制出该卫星。卫星上扫描辐射计的探测波段从第一代风云二号的四个增加到现在的十四个, 十四个波段中有八个是红外波段, 覆盖了短波到甚长波的红外波段。这八个红外波段由三个组件来实现, 分别是短波双波段组件(MS-IR), 水汽双波段组件(WV-IR)和长波四波段组件(LW-IR)。 MS-IR组件内包含两个8×1 光伏型的MCT探测器芯片, 及相对应的两个用于光电输出的电压信号转换和放大的CMOS低温放大器。 WV-IR包含两个4×1 MCT探测器芯片。 LW-IR包含两个4×1和一个4×2 MCT探测器芯片。这些组件具有较高的电学和光学特性, 如MS-IR 的D*可达1×1012 cmHz1/2 W-1。 WV-IR的 D*优于8×1010 cm·Hz1/2 W-1。这八个波段的响应谱均实现了定量化控制, 即响应谱控制在给定的内部和外部限制边内。对组件进行了狭缝扫描测试, 结果表明组件内部没有明显的光学串扰。没两个波段间的配准精度优于0.01 mm。文中描述了这些组件的结构以及达到的性能, 如电性能, 芯片配准, 光学串扰和光谱响应。
GEO气象卫星 红外探测器封装 狭缝扫描 光谱定量化 杂散光 串音 GEO meteorological satellite infrared detector assembly slit scanning spectral quantification stray light cross talk 红外与激光工程
2018, 47(4): 0404007
1 中国科学院 上海技术物理研究所 传感技术联合国家重点实验室, 上海 200083
2 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
3 中国科学院大学, 北京 100049
在同一组件中多芯片多波段的应用中, 由于芯片的中心距越来越小, 导致某些相邻波段通常被集成制备到一个芯片上。为减小波段串扰, 本文针对一体化双波段芯片集成封装组件的低温光谱定量化展开研究, 通过制备一体化双波段芯片集成封装组件, 并通过波段间物理隔离、金属区物理遮盖等措施将两波段的光束隔离。测试结果表明隔离前后, 芯片间光谱串光现象有了明显改善, 波段间串扰从8%降到了4%以内, 光谱带外响应从65%降低至078%。为了避免低温工况下物理隔离条与芯片的热失配问题, 隔离条采用与芯片衬底完全一致材料。双波段芯片集成封装组件的高低温冲击试验表明, 其在有效抑制组件内串扰的同时, 也解决了组件内关键部件的热失配问题。
光谱定量化 探测器组件 低温光谱 物理隔离 光学串扰 quantificational spectrum control detector assembly low temperature spectrum physical insulator optical cross-talk
介绍了美国、以色列、法国等西方发达国家在数字化中波红外焦平面探测器方面的研究现状及发展趋势。从数字读出电路(ROIC)角度出发, 阐述了上述三个发达国家开发的列级ADC数字化中波红外焦平面探测器的最新研究成果。在SWaP概念牵引下, 以色列、法国都推出了小像元(中心距为10 μm及以下)、高温工作、数字化输出的百万像素中波红外焦平面探测器组件。最后介绍了昆明物理研究所在数字化红外焦平面探测器组件研究方面取得的最新进展。昆明物理研究所突破列级ADC数字读出电路关键技术后, 研制出一系列中心距(15 μm、20 μm、25 μm)的640×512列级ADC数字化中波红外焦平面探测器组件, 主要技术指标与国外同类数字化中波红外焦平面探测器组件相当。
列级ADC数字读出电路 中波焦平面 数字化制冷红外探测器组件 column-level ADC ROIC mid-wave focal plane array digital cooled infrared detector assembly 红外与激光工程
2017, 46(1): 0102003
中国科学院上海技术物理研究所, 传感技术国家重点实验室, 上海 200083
探测器采用浸没透镜结构的单元光伏芯片,工作波段为2.5~3.2 μm。采用储能焊TO9管壳封装,将二级热电致冷器、 热敏电阻、透镜结构的HgCdTe红外探测器封装为一红外探测器组件,组件可在室温至-50 ℃下工作,经过老炼、力学和热学环境适应性试验后,结果表明,HgCdTe红外探测器的零偏电阻(R0)变化率、探测器峰值电流响应率(Rλp,I)变化率和热电致冷器(TEC)的交流阻抗(R)的变化率均小于5%,探测器暗电流Id@-0.1V≤9×10-7A,探测器的漏率优于1×10-7 Torr·l/s,组件的密封性达到了航天要求。
HgCdTe红外探测器 浸没透镜 热电致冷器 红外探测器组件 密封性 HgCdTe infrared detector immersion lens thermoelectric cooler infrared detector assembly sealing
