检索结果-内蒙古大学图书馆

红外与激光工程 2025年第1期54卷 137-145页

作者：宝鹏飞朱宪亮于春蕾杨波邵秀梅李雪刘大福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 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 中国科学院大学北京100049

高一致性、高深宽比凸点制备是高密度红外焦平面制造的关键技术之一。以10μm间距铟凸点阵列为研究对象,通过提取铟凸点高度、顶部直径、生长速率纵横比和铟膜粗糙度等参数,结合薄膜形核生长理论,深入分析热蒸发过程中关键因素对铟凸点... 详细信息

高一致性、高深宽比凸点制备是高密度红外焦平面制造的关键技术之一。以10μm间距铟凸点阵列为研究对象,通过提取铟凸点高度、顶部直径、生长速率纵横比和铟膜粗糙度等参数,结合薄膜形核生长理论,深入分析热蒸发过程中关键因素对铟凸点生长的影响,为更小间距铟凸点制备提供理论与技术参考。实验结果表明,沉积速率和基底温度对铟凸点生长的影响具有两面性:一方面,高沉积速率和低基底温度会细化铟膜晶粒,有利于沉积高均匀性铟凸点阵列。基底温度下降了45 K,铟凸点高度非均匀性从15.4%降低到6.6%,铟凸点顶部直径范围差下降了0.9μm。沉积速率增加了21A/s后,铟凸点高度非均匀性从11.8%降低到6.6%,铟凸点顶部直径范围差下降了0.4μm。另一方面,高沉积速率下的动理学粗糙化影响比重增加,铟薄膜粗糙度随沉积速率变化趋缓。同时高沉积速率和低基底温度下的光刻孔缘铟向四周扩散的能力减弱,继续降温后铟层横向生长速率从3.4?/s升至4.1?/s,光刻孔加速闭合不利于高密度、高深宽比、高均匀性铟凸点的生长制备。

关键词：红外焦平面铟凸点热蒸发基底温度沉积速率

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超高行频高灵敏度短波红外焦平面读出电路研究

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半导体光电 2025年第1期46卷 167-171页

作者：景松黄松垒李淘杨睿杰张镇锋李雪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红外成像材料与器件重点实验室上海200083 无锡中科德芯感知科技有限公司无锡214000

针对食品色选以及医疗成像的应用,设计了一款适用于短波红外InGaAs焦平面的高行频高灵敏度1024×1元线列读出电路。读出电路输入级采用CTIA结构,具有较高的注入效率,针对微光、强光等不同应用场景,设计四档积分电容,其中最高增益档... 详细信息

针对食品色选以及医疗成像的应用,设计了一款适用于短波红外InGaAs焦平面的高行频高灵敏度1024×1元线列读出电路。读出电路输入级采用CTIA结构,具有较高的注入效率,针对微光、强光等不同应用场景,设计四档积分电容,其中最高增益档积分电容为10 fF。研究单元电路输出级瞬态响应,优化开关管尺寸、设计高带宽运放以减小关键节点时间常数,进而降低输出级运放噪声,提高动态范围。优化读出电路版图电源网络,抑制功耗过高引起的压降问题。经标准CMOS 0.18μm工艺开展读出电路加工,并与像元中心距12.5μm光敏芯片匹配耦合,读出电路采用边积分边读出工作模式。结果表明,1024×1元线列焦平面功耗为118.8 mW,动态范围为71 dB,积分电容为10 fF档位时噪声小于3.13 mV,实现了40 kHz超高行频读出。

关键词：读出电路高行频动态范围低噪声电源压降

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多通道红外中长波芯片与双透镜集成组件封装技术

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光学学报 2024年第18期44卷 369-377页

作者：朱海勇季鹏曾智江徐勤飞陈俊林张晶琳徐琳李雪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

多光谱红外探测技术能丰富遥感载荷的图像信息,提高图像的反演精度,而多透镜和多波段探测器集成封装设计能缩小光学载荷体积,同时节约制冷资源。针对多波段探测器和低温光学透镜集成封装的特点,本文设计并研制了一种双透镜和多波段探测... 详细信息

多光谱红外探测技术能丰富遥感载荷的图像信息,提高图像的反演精度,而多透镜和多波段探测器集成封装设计能缩小光学载荷体积,同时节约制冷资源。针对多波段探测器和低温光学透镜集成封装的特点,本文设计并研制了一种双透镜和多波段探测器集成的气密性封装组件结构。以航天某项目用多波段中长波红外组件为研究对象,对多波段中长波红外组件探测器的不同焦平面光学配准、低温滤光片支撑结构、透镜高精度光学配准和低温形变控制、防串扰和背景辐射杂散光抑制等进行了研究。通过3个红外焦平面拼接并与3波段滤光片和双透镜高精度光学配准、深低温下低形变的滤光片支架结构设计、透镜低温形变控制和组件低背景的杂散光抑制等关键技术,使组件的3波段不同焦平面探测器拼接精度优于±5μm,焦平面探测器与滤光片和透镜的光学配准精度偏差分别优于±8μm和±15μm,滤光片支架和透镜在低温下的形变得到改善,多波段间光谱串扰优于6%,串音低于5%,组件研制性能满足系统的光学成像质量和电学性能设计要求。研制后的组件通过1500 h老练试验以及鉴定级随机和正弦力学振动,已成功搭载载荷运用于某项目的光谱成像仪中。本文研究结果解决了多波段探测器与多透镜集成化封装中的高精度配准、低形变滤光片支撑、透镜光学配准和低温形变控制、防光学串扰和杂散光抑制等一系列问题。

关键词：多波段组件串音光学透镜

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长波红外制冷杜瓦组件杂散光分析

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中国激光 2024年第8期51卷 223-233页

作者：朱海勇陈俊林曾智江徐勤飞王小坤李亚冉李雪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

杂散光抑制是保证红外遥感数据定量化反演精度和图像质量的前提。为了抑制系统杂散光,利用点源透过率(PST)与杂散光系数(VGI)的函数关系计算了VGI,并分别用VGI和杂散比(NSR)作为指标对系统外部杂散光和系统背景辐射的抑制方法进行了研... 详细信息

杂散光抑制是保证红外遥感数据定量化反演精度和图像质量的前提。为了抑制系统杂散光,利用点源透过率(PST)与杂散光系数(VGI)的函数关系计算了VGI,并分别用VGI和杂散比(NSR)作为指标对系统外部杂散光和系统背景辐射的抑制方法进行了研究。结果表明:采用冷光学设计能有效抑制系统背景辐射,此时系统工作的三个波段NSR从4.5以上降低至0.35以下。制冷机制冷是冷光学设计和探测器工作的基础,研究了杜瓦窗口和冷屏设计对VGI、NSR和制冷机功耗的影响,进而优化了窗口和冷屏的设计参数。拟合实验数据明确了杜瓦漏热与制冷机功耗的函数关系,提出了一种低制冷功耗和高杂散光抑制的冷屏设计,此时杜瓦漏热为1.7 W,制冷机功耗为103.72 W,系统的VGI从1.95%降低至1.92%,窗口的NSR下降了60%,满足项目要求。研究结果解决了低温光学设计、制冷机功耗和杂散光抑制等一系列问题,组件通过力学试验,已成功运用于某项目用光谱成像仪中。

关键词：光学设计杂散光杜瓦窗口冷光学设计杂散光系数制冷功耗

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低温光学用杜瓦柔性外壳结构热力特性研究

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红外与激光工程 2022年第12期51卷 52-61页

作者：陈俊林王小坤曾智江朱海勇季鹏王翰哲胡兴健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上海200083

为了满足低温光学系统低背景、低功耗和红外探测器制冷组件高环境适应性的要求,提出了探测器制冷组件杜瓦主体(窗口、窗口帽和引线盘)200K低温保持,与制冷机膨胀机或脉管散热面柔性绝热连接的设计思想。针对低温光学用杜瓦柔性外壳工程... 详细信息

为了满足低温光学系统低背景、低功耗和红外探测器制冷组件高环境适应性的要求,提出了探测器制冷组件杜瓦主体(窗口、窗口帽和引线盘)200K低温保持,与制冷机膨胀机或脉管散热面柔性绝热连接的设计思想。针对低温光学用杜瓦柔性外壳工程应用中的特点,文中以某低温光学用长波12.5μm 2000元红外探测器杜瓦组件以例,提出了波纹管作为绝热连接的柔性外壳,重点阐述杜瓦柔性波纹管隔热、力学和相关漏热的设计,并开展不同热负载条件下波纹管热特性验证,可实现最小温度梯度为37.22K,绝热热阻为1142K/W,误差在37%。为综合评价低温光学用柔性外壳结构杜瓦组件的性能,对某低温光学用长波12.5μm 2000元探测器柔性外壳杜瓦组件开展热真空和鉴定级的力学试验考核验证,试验结果表明实现了200K低温窗口,探测器60K工作,杜瓦漏热为544mW,低温工况工作时相对于常温工况制冷机的功耗下降了53%,并通过了4g的随机力学考核,验证了低温光学用杜瓦柔性波纹管外壳模型合理可行,对于后续低温光学用杜瓦柔性外壳结构工程应用提供了重要参考。

关键词：波纹管杜瓦低温光学低温隔热热特性

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40 K双波段长波探测器冷箱封装技术研究

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红外与激光工程 2024年第3期53卷 41-51页

作者：王小坤陈俊林罗少博曾智江李雪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上海200083

冷光学技术是弱目标及多光谱红外探测的重要支撑技术。为了实现低温光学系统温度精确控制和防污染,一般多将低温光学与探测器集成在冷箱内。某高光谱相机需要1个320×64量子阱探测器和1个320×64 II类超晶格探测器共面拼接,集... 详细信息

冷光学技术是弱目标及多光谱红外探测的重要支撑技术。为了实现低温光学系统温度精确控制和防污染,一般多将低温光学与探测器集成在冷箱内。某高光谱相机需要1个320×64量子阱探测器和1个320×64 II类超晶格探测器共面拼接,集成双波段微型滤光片,形成长波双波段探测杜瓦组件,探测器工作所需的40 K低温环境由脉管制冷机提供。杜瓦采用无窗口设计,并通过柔性波纹管将杜瓦外壳与冷箱外壳集成,以实现气密性集成和光校调节。针对40 K温区双波段探测器封装的三维拼接、探测器及滤光片的低应力封装、制冷机与探测器的高效热传输等难点,对探测器的三维拼接、40 K温区高效热传输、探测器低应力集成的热层结构、低应力滤光片支撑、杜瓦与制冷机耦合等进行研究,创新性提出了三点Z向调节拼接方法、探测器Al2O3载体复合钼基板和钼冷平台的热层结构、双波段滤光片集成的钼支撑结构、带应力隔离的冷平台与制冷机过盈装配的耦合方法,最终实现了40 K温区下双波段探测器平面度优于±2.06μm(RMS)、探测器的低温应力小于22.06 MPa、双波段滤光片低温形变小于8.55μm、探测器与制冷机温度梯度为2.6 K。40 K长波双波段红外探测器冷箱杜瓦组件经过2000 h通电老练和300次开关机试验验证,试验前后组件性能未发生明显变化,满足工程化应用的要求。

关键词：杜瓦冷光学量子阱二类超晶格 40 K温区

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用于冷光学长波红外杜瓦组件杂散光分析与抑制

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红外与激光工程 2023年第7期52卷 143-151页

作者：朱海勇陈俊林曾智江王小坤李亚冉王溪李雪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上海200083

红外谱段(8~12.5μm)作为红外对地光学载荷的主要探测谱段,在对地遥感领域发挥着重要的作用。以红外成像仪载荷的杜瓦组件为研究对象,宽幅高分辨率红外系统的光机结构作为输入边界,分析了关键面对系统杂散光的影响。为了抑制杂散光和降... 详细信息

红外谱段(8~12.5μm)作为红外对地光学载荷的主要探测谱段,在对地遥感领域发挥着重要的作用。以红外成像仪载荷的杜瓦组件为研究对象,宽幅高分辨率红外系统的光机结构作为输入边界,分析了关键面对系统杂散光的影响。为了抑制杂散光和降低背景辐射,利用柔性波纹管隔热实现200 K窗口和窗口帽低温设计。进一步分析了杜瓦组件窗口、窗口外壳、冷屏结构及表面处理工艺等对杜瓦内部杂散光的影响。冷屏采用三级挡板设计,滤光片为三波段集成,同时在考虑装配和加工精度的情况下,冷屏和滤光片支架采用分离方式。卫星红外成像仪载荷在轨运行良好,成像效果较好。为杜瓦设计和加工选择提供了一定依据。

关键词：红外探测波纹管隔热设计杂散光杜瓦组件

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冷光学大口径长波红外探测器杜瓦窗口应用设计

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中国激光 2023年第14期50卷 207-215页

作者：朱海勇曾智江李雪季鹏陈俊林张启罗少博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上海200083

为了提高大口径红外长波相机光学系统的成像质量,对红外长波杜瓦的温度场在不同窗口温度下进行了有限元分析和实验验证,明确了杜瓦窗口温度对探测器杂散光和冷屏热辐射的影响。结果表明,当窗口温度为200 K时,可有效抑制窗口引入的背景... 详细信息

为了提高大口径红外长波相机光学系统的成像质量,对红外长波杜瓦的温度场在不同窗口温度下进行了有限元分析和实验验证,明确了杜瓦窗口温度对探测器杂散光和冷屏热辐射的影响。结果表明,当窗口温度为200 K时,可有效抑制窗口引入的背景杂散光,满足设计需求。结合窗口工作温度,分析了力、热和力-热耦合对杜瓦窗口厚度、口径等设计参数的影响,并利用Zernike多项式对杜瓦窗口的形变量进行拟合,以调制传递函数和波像差作为评价指标,实现了大口径长波红外杜瓦组件的窗口变形控制。为了减小低温窗口引起的漏热以及确保窗口的可靠性,采用钛合金外壳实现杜瓦的低漏热以及更高强度的力学支撑。分析了厚度和口径分别为4 mm和58 mm的杜瓦窗口在三种工况下的形变对红外相机系统成像质量的影响。

关键词：光学设计红外探测杜瓦窗口冷光学设计力-热耦合成像质量

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短波红外InGaAs焦平面噪声特性

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红外与毫米波学报 2019年第4期38卷 528-534页

作者：于春蕾李雪邵秀梅黄松垒龚海梅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红外成像材料与器件国家重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049

为研究铟镓砷焦平面的噪声特性,设计了两种不同吸收层掺杂浓度的InGaAs外延材料,采用标准工艺制备了平面型160×128元光敏芯片,并与相同结构的读出电路倒焊耦合形成160×128元焦平面,采用改变积分时间和改变器件温度的方法,测... 详细信息

为研究铟镓砷焦平面的噪声特性,设计了两种不同吸收层掺杂浓度的InGaAs外延材料,采用标准工艺制备了平面型160×128元光敏芯片,并与相同结构的读出电路倒焊耦合形成160×128元焦平面,采用改变积分时间和改变器件温度的方法,测试焦平面的信号与噪声.通过研究不同材料参数、器件性能与焦平面噪声的关系,定量分析了短波红外InGaAs焦平面的噪声特性.结果表明,焦平面噪声主要来源于焦平面耦合噪声和探测器噪声,降低InGaAs外延材料吸收层的掺杂浓度,可以有效降低探测器电容,从而降低焦平面的耦合噪声;而探测器噪声由探测器暗电流和工作温度影响,该噪声在长积分时间下决定了焦平面的总噪声水平.实现低暗电流、低电容特性的光敏芯片是降低焦平面噪声的有效途径.

关键词：铟镓砷焦平面噪声特性

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微型长波近红外物联网节点及实验研究

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红外与毫米波学报 2018年第1期37卷 42-46页

作者：王绪泉黄松垒于月华叶捷敏邵秀梅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

研制基于线性渐变滤光片和InGaAs焦平面的微型化物联网节点,实现长波近红外光谱数据的采集和无线传输,针对节点的波长范围、分辨率、波长准确性和波长稳定性等参数指标开展性能研究实验.实验结果表明,节点的波长范围为950~1 700 nm,光... 详细信息

研制基于线性渐变滤光片和InGaAs焦平面的微型化物联网节点,实现长波近红外光谱数据的采集和无线传输,针对节点的波长范围、分辨率、波长准确性和波长稳定性等参数指标开展性能研究实验.实验结果表明,节点的波长范围为950~1 700 nm,光谱分辨率随波长增加而增大,约为峰值波长的1%,与滤光片特性相符,波长准确性优于1.3 nm,波长重复性优于0.1 nm,可以满足物联网中的近红外光谱分析应用需求.

关键词：光谱学物联网节点 InGaAs焦平面阵列线性渐变滤光片无线通信

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