多谱段复杂红外场景模拟技术是红外成像制导半实物仿真系统试验的关键技术，其技术特性限制了整个仿真平台的总体性能。实现多谱段复杂红外场景模拟的技术途径主要包括电阻阵列、光热图像转换阵列、数字微镜、液晶空间光调制器、红外发光二极管阵列、相变材料阵列、可调发射率半导体屏、量子点下转换芯片、光致发磷光材料、光子晶体等。本文回顾了多谱段复杂红外场景模拟技术的发展历史，介绍了典型技术的实现原理，讨论了每种技术的相对优点和缺点，并总结了国内外主要研究机构的研究现状。最后，对这些技术的性能参数进行了比较。
成像系统 红外 多谱段 复杂红外场景生成 半实物仿真试验 光学学报
2023, 43(15): 1511002
1 北京理工大学光电学院, 北京 100081
2 北京市精密光电测量仪器与技术重点实验室, 北京 100081
提出了一种通过制作面内微结构来提高红外场景生成芯片空间分辨率的方法。通过建立简化的二维热传导模型,计算了具有周期性微结构的芯片空间分辨率。通过分析微结构接触面积比及填充因子对红外场景生成芯片空间分辨率的影响,实现了周期性微结构的优化设计。理论计算表明,空间分辨率随微结构接触面积比的减小而增大,随填充因子的增大而增大。考虑到制备精度,当微结构的接触面积比为0.18、填充因子为0.52时,芯片在对比度调制传递函数(MTF)值为0.3时的空间分辨率为10.3 lp·mm -1,是无微结构芯片的两倍。实验制备了两种具有不同接触面积比和填充因子的红外场景生成芯片,芯片直径为7.62 cm,厚度约为800 nm。采用非接触式稳态热成像法对所制作的转换芯片的空间分辨率进行了测量。测量结果表明,接触面积比为0.20和0.46的两个微结构芯片在MTF值为0.3时的空间分辨率分别为11.2 lp·mm -1和6.6 lp·mm -1。实验结果与理论计算吻合较好,说明所提方法是一种实用、有效的空间分辨率优化方法。
薄膜 红外场景生成 周期性微结构 空间分辨率 红外辐射 光学学报
2020, 40(10): 1031001
北京理工大学 光电学院 目标仿真实验室 精密光电测试仪器与技术北京市重点实验室, 北京 100081
MEMS红外图像转换芯片是一种将可见光转换为红外辐射并用于红外目标模拟器的直接辐射型器件。对MEMS红外图像转换芯片的热力学性能进行研究: 与标准黑体辐射谱对比表明芯片辐射光谱为黑体谱, 红外波段平均发射率0.638; 通过线扩散函数研究芯片横向热传导特性, 其热扩散距离随衬底厚度降低而减小, 在衬底上制作周期性像元阵列可以有效降低其热传导系数, 衬底厚度360nm的刻有像元的转换芯片热传导系数为0.1W/m·K ; 转换芯片的时间特性研究表明其时间常数随衬底厚度减小而变小, 衬底厚度345nm的芯片制冷至5℃时的时间常数为2.72ms。
红外场景生成 MEMS红外转换芯片 热力学性能 辐射光谱 热传导 时间常数 infrared scene generation the MEMS infrared transducer thermodynamic properties radiation spectrum thermal conductivity time constant
建立了一套基于刀口灰度图红外探测的实验装置,对红外场景生成器的空间分辨率进行了测试.首先通过被测红外场景生成器产生带有刀口标志的红外图像,然后利用红外热像仪采集红外场景生成器所成的红外图像,通过对采集到的红外热图的数据处理,实现了对红外场景生成器空间分辨率的测量.测得的红外场景生成器的空间分辨率为5lp/mm,标准误差为0.04.
光学测量 空间分辨率 红外场景生成 测试 半实物仿真 optical measurement the spatial resolution infrared scene generation test hardware-in-the-loop simulation
针对红外场景生成技术发展现状, 采用红外场景生成器模拟产生真实红外图像的技术, 设计了对红外成像设备进行性能指标验证的内场测试系统, 分析了系统组成及工作原理, 采用 MultiGen Creator作为建模工具设计虚拟环境模拟单元并给出工作流程, 通过对红外场景生成器技术水平和应用情况分析, 确定了 DMD数字微反射镜阵列体制的红外场景生成器。
红外成像 计算机图像虚拟机 红外场景生成器 infrared imaging computer image virtual machine infrared scene generator
