漫谈短波红外技术20160516

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1、漫谈短波红外技术InGaAs焦平面阵列探测器InGaAs焦平面阵列探测器为混成式短波红外(SWIR)成像器件，由InGaAs探测器阵列(PDA)与CMOS读出电路(ROIC)倒装互连而成。焦平面器件技术涵盖光电子与微电子技术范畴，器件结构复杂，技术难度大，对设计、工艺、产品化等技术均有较高要求。　　由于军用价值突出，国外主要厂商对InGaAs焦平面阵列探测器产品严格禁运。而目前，与国外技术相比，国内的InGaAs焦平面探测器在面阵规模、探测灵敏度、可靠性水平、产品成本等方面尚存在较大差距，在民品

2、领域的应用推动有待产品技术水平的进一步提高。在这种情况下，短波红外InGaAs焦平面阵列探测器在国内民品市场的广泛应用受到很大限制，但另一方面，这也给自主国产InGaAs焦平面探测器军用技术的民用产业推广带来良好机遇。　　通过多年相关技术积累、项目研制与产品开发，我国现已初步形成短波红外320×256元InGaAs焦平面探测器产品，目前正开展640×512元InGaAs焦平面探测器的产品开发。从技术能力基础上，具备从材料外延、芯片制造、ROIC设计、倒装混成、器件封装、性能测试、可靠性考核等设计

3、、工艺、测评、质量控制的一体化成套能力。从军转民技术发展角度上，需要通过专项支持，在产品一致性、良率、成本、应用技术等方面开展进一步研究，提升产品质量水平，满足民用市场的应用需求。　　现列举一下技术指标：　　针对短波红外InGaAs焦平面阵列探测器在民用市场中的重要需求，推动该成像器件产品的军转民技术研究，实现军用技术成果的民用领域转化。　　产品关键技术指标如下：　　●面阵规格：320×256、640×512元　　●有效像元率：≥99.5%;　　●平均峰值探测率：≥5E+12cmHz1/2/W;

4、　　●响应光谱范围：900nm～1700nm、400nm～1700nm;　　●动态范围：≥70dB;　　●工作帧频：≥30Hz;　　●工作温度：-40℃～+70℃;　　●可靠性质量等级：GM2级。　　技术特点：　　InGaAs焦平面阵列探测器的标准响应波段范围为0.9～1.7μm，短波响应可拓展至0.4μm，长波响应可延伸至2.6μm，是短波红外SWIR窗口目标信息获取的主流成像器件，SWIR成像的广泛应用主要得益于该探测器技术的成熟发展。　短波红外成像技术特点基于InGaAs焦平面的短波红外成

5、像技术主要具有以下特点。　　1)高识别度：短波红外SWIR成像主要基于目标反射光成像原理，其成像与可见光灰度图像特征相似，成像对比度高，目标细节表达清晰，在目标识别方面，SWIR成像是热成像技术的重要补充;　　2)全天候适应：短波红外SWIR成像受大气散射作用小，透雾、霭、烟尘能力较强，有效探测距离远，对气候条件和战场环境的适应性明显优于可见光成像;　　3)微光夜视：在大气辉光的夜视条件下，光子辐照度主要分布在1.0～1.8μm的SWIR波段范围内，这使得SWIR夜视成像相比于可见光夜视成像而言

6、具有显著的先天优势;　　4)隐秘主动成像：在0.9～1.7μm波段内，军用激光光源技术成熟(1.06μm、1.55μm)，这使得短波红外InGaAs焦平面成像在隐秘主动成像应用中具有显著的对比优势;　　5)光学配置简便：从光学上，玻璃光窗在SWIR波段范围内具有很高的透过率，这赋予SWIR成像一个重要的技术优点，这允许SWIR相机可装配于一个保护窗口内实现高灵敏成像，当应用于某种特定平台或场合时，这将提供极大的灵活性。　　目前，国外对InGaAs焦平面探测器技术的研究已有20余年，技术成熟度高，

7、军民两用推广快，应用成效显著。国内研究起步较晚、发展重视不足，与国外先进水平相比，国内技术现状至少落后十年。　　SWIR技术SWIR技术还值得一提的就是他的透雾穿过雾、烟和霾。 SWIR相机的成像波段为0.9~1.7微米。不像长波红外热成像相机，SWIR相机不能在完全黑暗的环境下成像。SWIR的特别之处在于可在较深的阴影中提取图像细节，并能穿透窗户。大气光学中被称为夜空照明是星空发光强度的五到七倍，几乎全部落到了SWIR波段。一个SWIR相机和这种夜光照明下可在没有月亮的夜晚十分清晰地看到物体，

8、并能够通过网络分享这些图片。SWIR相机还可帮助作战人员有效穿过雾、烟和霾。　　应用简介作为重要的军民两用技术，短波红外InGaAs焦平面阵列探测器的军转民技术推广有其必要性。该技术可广泛应用于场地监控、早期火情预警、森林防火、驾驶视觉增强、防伪安检、光伏芯片检测、硅基半导体材料与工艺检测、激光光学检测、工业测温、化工检测、湿气监测等诸多领域，对国民经济建设发展与工业转型升级有重要意义。应用案例一 红外高光谱红外高光谱相对可见光高光谱在成分分析上更具优势。因为研究发现像水分，生命体等在红外波段有