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。

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65%降低至078%。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。