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320×256短波红外焦平面温控系统设计与应用

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红外与毫米波学报 2009年第3期28卷 173-176,180页

作者：张明涛谢仁飈朱磊刘银年王建宇中国科学院上海技术物理研究所上海200083

针对碲镉汞红外焦平面需要在恒定低温条件下工作的要求,设计并实现了基于热电制冷技术的红外焦平面温控系统。该温控系统具有体积小、响应速度快、可控性好及温控精度高等特点,满足设计要求。实验结果表明,该温控系统可使短波红外焦平面... 详细信息

针对碲镉汞红外焦平面需要在恒定低温条件下工作的要求,设计并实现了基于热电制冷技术的红外焦平面温控系统。该温控系统具有体积小、响应速度快、可控性好及温控精度高等特点,满足设计要求。实验结果表明,该温控系统可使短波红外焦平面在195K时长期稳定工作,温控精度优于0.1℃,焦平面暗电流及噪声水平均有明显改善。

关键词：短波红外焦平面热电制冷暗电流

一种应用于短波红外焦平面的大动态范围像素级ADC

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半导体光电 2022年第2期43卷 341-346页

作者：张思韬汪鸿祎王绪泉黄松垒方家熊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 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 中国科学院大学北京100049 上海科技大学信息科学与技术学院上海201210

针对短波红外焦平面的大动态范围需求,设计了一种像素级脉冲频率调制(PFM)模数转换器(ADC)。传统PFM ADC采用DI输入级,进行弱信号探测时,注入效率会下降,造成动态范围的损失。设计的PFM ADC采用CTIA输入级,弱信号探测时仍能维持高注入效... 详细信息

针对短波红外焦平面的大动态范围需求,设计了一种像素级脉冲频率调制(PFM)模数转换器(ADC)。传统PFM ADC采用DI输入级,进行弱信号探测时,注入效率会下降,造成动态范围的损失。设计的PFM ADC采用CTIA输入级,弱信号探测时仍能维持高注入效率;同时采用两档增益和增益自选择技术,使得每个像素都能够根据输入的光电流自动选择增益,在提升动态范围的同时,不增加额外的功耗。在0.18μm CMOS工艺模型下,仿真结果表明该电路的动态范围达到100.1 dB,单元ADC功耗小于10.54μW,并且基于所设计的改进型PFM ADC设计了规模为32×32、中心距为50μm的像素级数字化读出电路。

关键词：短波红外焦平面大动态范围脉冲频率调制 CTIA 增益自选择两档增益

基于SAR ADC的短波红外焦平面数字化读出电路研究

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半导体光电 2023年第1期44卷 39-43页

作者：陶文刚汪鸿祎陆逸凡景松黄松垒方家熊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 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 中国科学院大学北京100049 上海科技大学上海200083

片上集成数字化是红外焦平面的主要发展方向之一,其关键技术是在读出电路内部集成模数转换(ADC)模块。针对线列InGaAs焦平面的数字化需求,采用了一种基于非二进制的冗余位SARADC设计方案。整个读出电路包括读出电路单元和模数转换单元... 详细信息

片上集成数字化是红外焦平面的主要发展方向之一,其关键技术是在读出电路内部集成模数转换(ADC)模块。针对线列InGaAs焦平面的数字化需求,采用了一种基于非二进制的冗余位SARADC设计方案。整个读出电路包括读出电路单元和模数转换单元。读出电路单元采用的是电容跨阻放大器(CTIA)结构,其结构线性度好,注入效率高;模数转换单元采用的是SAR ADC,其结构简单,功耗低。文章采用非二进制校准的方法对CDAC模块进行设计,通过在电容阵列中插入冗余位来提高ADC的转换速度和精度,并使用下极板采样技术来提高采样精度。在0.18μm CMOS工艺模型下,完成了14 bit的SAR ADC的设计。仿真结果表明:在采样率为1 MS/s条件下,SAR ADC的信噪比(SNR)为74 dB,有效位数为13.4 bits。

关键词：读出电路数字化逐次逼近短波红外焦平面

基于LabVIEW的短波红外焦平面相对响应光谱测试系统

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光学与光电技术 2013年第6期11卷 25-28页

作者：陈郁贺香荣邵秀梅方家熊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 上海科技大学信息科学与技术学院上海200031 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室上海200083

搭建了一套适用于短波红外焦平面的相对响应光谱自动测试系统。系统测试程序在LabVIEW虚拟仪器开发环境下完成,具备光栅单色仪的控制、数据采集处理与存储等功能。系统采用单光路标准代替法实现了相对响应光谱的校准。测试了InGaAs短波... 详细信息

搭建了一套适用于短波红外焦平面的相对响应光谱自动测试系统。系统测试程序在LabVIEW虚拟仪器开发环境下完成,具备光栅单色仪的控制、数据采集处理与存储等功能。系统采用单光路标准代替法实现了相对响应光谱的校准。测试了InGaAs短波红外线列焦平面,得到了每个像元校准后的相对响应光谱,提取了峰值波长、截止波长等参数在线列上的分布情况,实现了对焦平面全像元的相对响应光谱测试。

关键词：短波红外焦平面相对响应光谱光栅单色仪光谱校准虚拟仪器

一种快照式短波红外焦平面CMOS读出电路研究

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一种快照式短波红外焦平面CMOS读出电路研究

中国光学学会2010年光学大会

作者：张伟黄张成黄松垒方家熊中国科学院上海技术物理所传感器技术国家重点实验室中国科学院研究生院

为了解决驻留时间受限时积分时间与读出时间的分配问题,本文设计研制了一种能够快照式边积分边读出的CMOS面阵读出电路。每个象元电路包含采样保持结构,将一帧的积分信号采样保持。保持的电压信号通过多路选择传输电路（MUX）依次读出... 详细信息

为了解决驻留时间受限时积分时间与读出时间的分配问题,本文设计研制了一种能够快照式边积分边读出的CMOS面阵读出电路。每个象元电路包含采样保持结构,将一帧的积分信号采样保持。保持的电压信号通过多路选择传输电路（MUX）依次读出。测试结果显示电路可以快照式边积分工作,不均匀性＜0.6%,最高读出速率3Mpixels/s（负载电容100pF）,电路平均噪声为485e-。这种快照式读出电路适用于空间遥感及光谱成像领域。

关键词：短波红外焦平面快照式读出电路空间遥感光谱成像

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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量子点红外焦平面读出电路接口研究及选择

自动化与仪器仪表 2023年第3期 1-6页

作者：刘冠麟刘欢朱致澎陈鹏西安工业大学光电工程学院西安710021

目前InGaAs等材料的短波红外探测器读出电路已经较为成熟,其输入级接口电路也因不同公司和项目需求有着相对成熟的选择,但是在量子点短波红外探测器读出电路输入级接口电路的选择上,现有可查阅的公司及团队也并没有对输入级接口电路的... 详细信息

目前InGaAs等材料的短波红外探测器读出电路已经较为成熟,其输入级接口电路也因不同公司和项目需求有着相对成熟的选择,但是在量子点短波红外探测器读出电路输入级接口电路的选择上,现有可查阅的公司及团队也并没有对输入级接口电路的选择进行研究,为了解决量子点探测器与读出电路输入级接口的匹配问题,对量子点探测器所使用的主流读出电路输入级结构进行研究,如CTIA、BDI,通过建立其电路等效模型并进行详细分析,以注入效率为切入点进行公式的研究与推导,将量子点探测器测试所得IV、CV分别结合不同输入级电路结构进行计算及对比,选择出一个更适合量子点探测器的读出电路输入级结构,最终选择CTIA型电路作为量子点短波红外探测器读出电路的输入级接口,其注入效率大于99%。

关键词：短波红外焦平面量子点探测器输入级运放积分(CTIA、BDI)读出电路注入效率

短波IRFPAs读出电路CTIA输入级的优化设计

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激光与红外 2013年第12期43卷 1363-1367页

作者：王攀丁瑞军叶振华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 中国科学院研究生院北京100039

针对凝视短波红外焦平面阵列探测器弱信号耦合读出的难题,设计了一种高注入效率、低噪声、精简结构的运放积分型(CTIA)输入级。该CTIA单元输入级采用电流源负载的共源共栅结构,不仅具有传统CTIA结构的优点,还能克服常规的CTIA结构复杂... 详细信息

针对凝视短波红外焦平面阵列探测器弱信号耦合读出的难题,设计了一种高注入效率、低噪声、精简结构的运放积分型(CTIA)输入级。该CTIA单元输入级采用电流源负载的共源共栅结构,不仅具有传统CTIA结构的优点,还能克服常规的CTIA结构复杂、功耗过高的缺点。在低温模型的仿真环境下,进行了前仿真和提取版图寄生参数的后仿真。基于CSMC-6S05DPTM 0.5μm工艺流片,CTIA读出电路芯片的测试结果与仿真结果基本一致,输出信号电压范围达到2.5 V,单元功耗小于1.0μW。

关键词：短波红外焦平面运放积分(CTIA)读出电路弱信号耦合读出