文献综述(或调研报告):
1. 短波红外探测的目的和意义
短波红外,被定义为从硅探测器响应的电磁光谱的终点到中波红外大气透射窗口波段的起点,通常指1-3微米波段,由于许多物质在该波段具有独特的光谱特性,因此在许多重要的科学测量工作中有重要作用。红外光电探测器是一种将空间中的红外光辐射信号转换为电信号的器件,一般由探测器阵列和读出电路两个部分组成。探测器阵列又称为光敏元阵列,它将入射的光信号转变为电信号。读出电路将光敏元阵列所产生的电信号按一定顺序输出并对输出信号进行必要的处理。许多高温物体(如飞机和火箭发动机喷口、导弹尾焰等)的红外辐射能量集中在短波波段,各种人造短波红外光源也是短波红外辐射的重要来源,如短波红外激光器、短波红外发光二极管等。所以短波红外探测在航空航天、医学成像、产业测温、安全防范等民用领域和精确武器制导、红外报警与识别、侦察与监视等军事领域有广泛的应用前景。
2.红外技术的发展水平
由于红外辐射携带可见光谱段内没有的信息,红外辐射探测技术倍受国内外科学家的关注。从上世纪 40 年代红外探测器问世至今,中/长波红外成像探测器日新月异,在军事和民用领域已得到了广泛的应用。受探测器材料及工艺的限制,短波红外探测器的研制技术相对滞后,进入八十年代,随着红外系统的不断发展和使用部门不断提出的新要求,人们研制出第三代红外探测器—红外焦平面列阵器件,这才有所突破。目前国际上的研究已从单元器件发展到焦平面探测器,短波红外焦平面探测器已异军突起,性能不断提高,功能越来越多,短波红外成像技术已成为红外成像领域的一大研究热点。
随着CMOS工艺的不断成熟、完善和发展,CMOS集成电路具备了低工作电压、低功耗、低成本、抗辐射能力强等一系列优点。CMOS读出电路因其大量优点而成为读出电路的主要发展方向。在二十世纪九十年代CMOS读出电路取得了迅速的发展,而CCD型由于需要制冷,设备体积大,功耗高,如今CMOS型基本上已经取代CCD型读出电路成为了主流。
短波红外成像主要包括主动短波红外成像和被动短波红外成像。主动短波红外成像是指采用人工短波红外光源照明,接受景物反射的短波红外辐射信息成像,成像距离较远,广泛应用于军事、科学测量等领域;被动短波红外成像是指接收景物反射的短波红外信息并成像。
3. 红外技术国内外现状及展望
目前,国内外可以查证的短波红外成像系统的应用主要集中在空间对地的遥感探测中,影响短波红外成像技术的关键因素是研制短波红外探测器的材料和工艺。对于天文观测和对地遥感探测,多需要选择短波红外探测器。过去,受国外红外技术的封锁及进口探测器昂贵价格的限制,我国开展短波红外探测器的研制和应用的工作鲜有见到。其发展方向主要包括以下几个方面:接口的简化、大面阵高帧频、多波段工作、片上集成模数转换器、数字信号处理系统集成SoC。
4.参考文献
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