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焦平面阵列反光板的优化设计与制作

光学学报 2013年第1期33卷 61-68页

作者：毛亮史海涛程腾欧毅陈大鹏张青川中国科学技术大学中国科学院材料力学行为与设计重点实验室安徽合肥230027 北京空间飞行器总体设计部北京100094 中国科学院微电子研究所北京100029

光学读出红外热成像系统中,焦平面阵列(FPA)反光板的初始弯曲降低了系统的光学检测灵敏度。针对FPA的设计制作,提出了两种降低其反光板初始弯曲的优化设计方案:减薄反光板上金层厚度和制作带加强筋的反光板。在理论分析的基础上,设计制... 详细信息

光学读出红外热成像系统中,焦平面阵列(FPA)反光板的初始弯曲降低了系统的光学检测灵敏度。针对FPA的设计制作,提出了两种降低其反光板初始弯曲的优化设计方案:减薄反光板上金层厚度和制作带加强筋的反光板。在理论分析的基础上,设计制作了单元尺寸为200μm的反光板金层减薄FPA,其反光板曲率半径提高至原来金层未减薄FPA的4.71倍,系统光学检测灵敏度提高了5.2倍;单元尺寸为60μm的反光板带加强筋FPA,其反光板曲率半径提高至原来没有加强筋FPA的4.29倍,系统光学检测灵敏度提高了1.18倍。实验验证了理论分析的结果。

关键词：成像系统焦平面阵列非制冷红外成像薄膜微梁

降低平面结型碲镉汞焦平面阵列光串音的结构优化研究

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红外与毫米波学报 2006年第5期25卷 329-332,337页

作者：全知觉叶振华胡伟达李志锋陆卫中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室上海200083

研究了一种能够降低平面结型碲镉汞(HgCdTe,MCT)焦平面阵列光串音的新型结构.该结构通过对平面结型MCT焦平面阵列的衬底几何形状的优化设计,来达到增大光响应率、减少光串音的目的,以期提高器件的性能.提出了结构优化的快速近似设计方法... 详细信息

研究了一种能够降低平面结型碲镉汞(HgCdTe,MCT)焦平面阵列光串音的新型结构.该结构通过对平面结型MCT焦平面阵列的衬底几何形状的优化设计,来达到增大光响应率、减少光串音的目的,以期提高器件的性能.提出了结构优化的快速近似设计方法,并利用商用器件模拟软件对Hg0.78Cd0.22Te器件进行了二维模拟.计算结果显示:当少子寿命为10 ns时,经过优化设计后的器件,光响应率增加了9.6%,光串音从未优化前的5.23%减小到1.05%.

关键词：碲镉汞(MCT) 焦平面阵列光串音器件模拟

激光告警中近红外焦平面阵列探测器成像技术研究

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光谱学与光谱分析 2014年第4期34卷 1140-1143页

作者：王志斌黄艳飞王耀利张瑞王艳超山西省光电信息与仪器工程技术研究中心山西太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051

为了提高激光探测的方位分辨率,实现对来袭激光的准确定位,选用了FPA-320x256-C型InGaAs焦平面阵列探测器作为光栅衍射型激光告警装置的核心元件。介绍了基于光栅衍射的激光波长和方向探测原理,在分析了探测器性能及参数的基础上设计了... 详细信息

为了提高激光探测的方位分辨率,实现对来袭激光的准确定位,选用了FPA-320x256-C型InGaAs焦平面阵列探测器作为光栅衍射型激光告警装置的核心元件。介绍了基于光栅衍射的激光波长和方向探测原理,在分析了探测器性能及参数的基础上设计了驱动电路。探测器在FPGA时序的控制下,输出模拟量通过高速AD进行采集,数据经缓存后存储在FPGA外扩的SRAM中,然后通过USB传送至PC机。上位机Labview采集原始数据,处理并显示。利用上述方法,完成了成像实验,采用波长为1 550和980 nm的激光器从不同角度进行入射,对探测得到的衍射图像进行分析,判断出零级和一级的位置,根据光栅衍射理论,计算出相应波长和二维方向入射角,结果显示波长误差小于10 nm,入射角误差小于1°。

关键词：焦平面阵列激光告警光栅衍射

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光读出热成像焦平面阵列的光学与热学设计

光学学报 2004年第11期24卷 1543-1546页

作者：冯飞焦继伟熊斌王跃林中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室上海200050

针对提出的一种光读出热成像系统 ,对其焦平面阵列的光学和热学特性进行了详细的分析 ,主要涉及法布里珀罗微腔两个反射面的反射率、可动微镜的温度响应、噪声等效温差以及响应时间四个方面。理论分析表明 :当法布里珀罗微腔两个反射面... 详细信息

针对提出的一种光读出热成像系统 ,对其焦平面阵列的光学和热学特性进行了详细的分析 ,主要涉及法布里珀罗微腔两个反射面的反射率、可动微镜的温度响应、噪声等效温差以及响应时间四个方面。理论分析表明 :当法布里珀罗微腔两个反射面的反射率为 0 .5时 ,能获得较大的输出反射光强和反衬度 ,并保证了输出反射光强尽可能地随微镜位移在 0～λ/ 4范围内呈线性变化 ;可动微镜的温度响应值可达 2 .0 5× 10 -4,噪声等效温差为19.5mK ,热响应时间为 1.5 4× 10 -3 s。

关键词：光读出热成像噪声等效温差微腔焦平面阵列微镜反射面响应时间光学反射光光强

Gm-APD焦平面阵列的距离重构与三维成像实验

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光子学报 2022年第12期51卷 88-99页

作者：高冬阳陈宗镁陈寰史庆杰夏团结陈龙江上海航天控制技术研究所上海201109 中国航天科技集团有限公司红外探测技术研发中心上海201109

系统梳理了基于单元盖格雪崩光电二极管的多类距离重构方法的原理与特点,分析了适用于面阵盖格雪崩光电二极管的距离重构方法。采用激光细光束二维扫描发射覆盖探测视场和面阵盖格雪崩光电二极管焦平面阵列器件探测接收目标回波的方式,... 详细信息

系统梳理了基于单元盖格雪崩光电二极管的多类距离重构方法的原理与特点,分析了适用于面阵盖格雪崩光电二极管的距离重构方法。采用激光细光束二维扫描发射覆盖探测视场和面阵盖格雪崩光电二极管焦平面阵列器件探测接收目标回波的方式,搭建了激光三维成像实验装置。采用不同距离重构方法对激光回波点云原始数据进行目标距离信息提取,以信号与背景计数的比值定量评估目标距离重构结果的差异。实验比对结果表明,空间相关处理后的信号与背景计数比值由0.5提升至6.67,提升效果明显。激光三维成像实验结果对比发现,在100 Hz成像帧频下仅有空间相关方法能重构出目标三维轮廓,验证了空间相关重构方法的优势和有效性,支撑了基于盖格雪崩光电二极管焦平面阵列高帧频远距激光三维成像技术工程应用。

关键词：激光雷达光子计数三维成像盖格雪崩光电二极管焦平面阵列

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无基底焦平面阵列的红外成像性能分析

物理学报 2009年第2期58卷 852-859页

作者：程腾张青川陈大鹏伍小平史海涛高杰中国科学技术大学中国科学院材料力学行为和设计重点实验室合肥230027 中国科学院微电子研究所北京100029

利用提出的光学读出非制冷红外成像系统,先后制作了单元尺寸各不相同的单层膜无基底焦平面阵列(focal plane array,FPA),获得了室温物体的热图像.分析发现,当FPA的单元尺寸从200μm逐渐减小到60μm时,基于恒温基底模型的理论响应与实验... 详细信息

利用提出的光学读出非制冷红外成像系统,先后制作了单元尺寸各不相同的单层膜无基底焦平面阵列(focal plane array,FPA),获得了室温物体的热图像.分析发现,当FPA的单元尺寸从200μm逐渐减小到60μm时,基于恒温基底模型的理论响应与实验结果的偏差逐渐增大.通过有限元分析方法,模拟分析了不同尺寸的微梁单元在无基底FPA中的热学行为,发现了当单元尺寸逐渐减小时恒温基底模型偏差逐渐增大的原因,即无基底FPA的支撑框架不满足恒温基底条件,受热辐射后支撑框架的温升从基底上抬高了单元的温升.论文还分析了无基底FPA的红外成像性能.当单元尺寸为60μm时,其热探测灵敏度比传统的有基底FPA高一个数量级.

关键词：光学读出非制冷红外成像焦平面阵列无基底

基于焦平面阵列的连续太赫兹波生物组织成像技术研究

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光学学报 2021年第7期41卷 66-73页

作者：王与烨蒋博周徐德刚王国强王一凡姚建铨天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 天津大学光电信息技术教育部重点实验室天津300072

太赫兹焦平面成像是一种实用成像技术,具有快速成像、结构简单的特点,适用于生物组织的太赫兹波段成像。为此,搭建了一套反射式连续太赫兹波焦平面成像系统,对新鲜猪肉组织、大鼠脑组织和人脑胶质瘤组织进行成像。实验发现,通过添加成... 详细信息

太赫兹焦平面成像是一种实用成像技术,具有快速成像、结构简单的特点,适用于生物组织的太赫兹波段成像。为此,搭建了一套反射式连续太赫兹波焦平面成像系统,对新鲜猪肉组织、大鼠脑组织和人脑胶质瘤组织进行成像。实验发现,通过添加成像窗口可以减少目标不平整表面的散射;同时,采用平场校正可以消除非均匀光照带来的影响。结果表明,反射式连续太赫兹波焦平面成像系统可用于对生物组织的实时成像,为生物组织的无标记快速成像提供了有效的技术手段。

关键词：成像系统太赫兹成像焦平面阵列反射式实时新鲜组织

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毫米波焦平面阵列图像的一种超分辨率算法

红外与毫米波学报 1998年第4期17卷 293-298页

作者：章勇李兴国南京理工大学毫米波光波近感技术研究所

给出一种直接修改点扩展函数矩阵的特征值，能大大提高毫米波图像分辨率的高速图像恢复新算法，仿真和实际的图像处理结果都证明了这一算法效果良好．

关键词：毫米波图像焦平面阵列超分辨率算法退化模型

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二极管原理非制冷红外焦平面阵列的集成设计

红外与激光工程 2011年第6期40卷 997-1000页

作者：王玮冰陈大鹏明安杰欧文刘战峰中国科学院微电子研究所集成电路先导工艺研发中心中国科学院微电子器件与集成技术重点实验室北京100029

面向非制冷红外成像的低成本高性能应用,二极管原理的红外焦平面阵列的设计和工艺实现得到研究和发展。焦平面和读出电路的设计集成以及CMOS和MEMS工艺集成是此项技术的研究重点。基于SOI的二极管原理焦平面阵列在低成本的利用CMOS工艺... 详细信息

面向非制冷红外成像的低成本高性能应用,二极管原理的红外焦平面阵列的设计和工艺实现得到研究和发展。焦平面和读出电路的设计集成以及CMOS和MEMS工艺集成是此项技术的研究重点。基于SOI的二极管原理焦平面阵列在低成本的利用CMOS工艺实现大规模阵列集成方面有很大的优势。读出电路是基于标准CMOS工艺进行设计的。320×240规模的焦平面阵列利用CMOS标准工艺和MEMS工艺集成已经得到了结构实验结果。研究并测得二极管像元的正向压降的温度变化率约为-1.5 mV/K。分析和实验证明了二极管原理非制冷红外焦平面阵列的设计和工艺可行性,是一项可以低成本广泛应用的红外成像技术。

关键词：焦平面阵列红外成像非制冷二极管工艺集成