红外探测器组件杂散光分析及抑制研究

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1、博士学位论文红外探测器组件杂散光分析及抑制研究作者姓名：汪洋指导教师:龚海梅研究员刘大福研究员中国科学院上海技术物理研究所学位类别:理学博士学科专业:微电子学与固体电子学研究方向：红外探测器组件技术培养单位:中国科学院上海技术物理研究所2016年5月学位论文版权使用授权书本人完全了解中国科学院大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存学位论文。本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库

2、》出版章程的内容，愿意将学位论文提交《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社，编入CNKI学位论文全文数据库并充实到“学位论文学术不端行为检测系统”比对资源库，同意按章程规定享受相关权益。保密论文在解密后遵守此规定。论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日StudyonsuppressionandanalysisofstraylightinInfraredDetectorAssemblyByWangYangADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciences

3、InpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofScienceShanghaiinstituteoftechnicalphysics,ChineseAcademyofSciencesMay,2016致谢紧张而忙碌的博士阶段即将结束，回首这三年，感觉收获很多，不仅丰富了理论知识和锻炼了科研能力，并且在与人交流过程中领悟到为人处事的重要性。在此要特别感谢一导龚海梅老师和二导刘大福老师，两位导师在博士选题、试验方案设计、试验结果分析、论文框架和论文定稿上等各个

4、博士培养环节都倾注了大量心血，两位导师严谨的科学态度，宽阔的胸怀，积极乐观的生活态度，渊博的学识，深邃的思想以及对学术锲而不舍的追求给我留下了深刻的印象，并时刻激励着我在科学研究的道路上扎实工作和不断开拓创新。感谢组件技术研究室的同仁对我工作和学习上的关心和帮助，感谢研究室方家熊院士，方老师严谨的治学态度及求是创新的精神深深地影响着我，感谢范广宇老师和李雪老师对我工作和学习的支持，在一些具体问题的探讨和交流过程中使我受益良多，感谢张亚妮、贺香荣、范崔、莫德峰、吴家荣、张海燕、杨力怡、蒋梦蝶、徐琳、张晶琳、陈安森、孙闻、陈

5、俊林等同事对我研究工作提供了各方面的帮助和支持。感谢三室王保勇、王煜、王成良、金钢等在平行光管校准及光路对中上的帮助，感谢三室王淦泉老师和李欣耀在杂散光测试方面特供的指导和帮助。感谢十室王妮丽和贾嘉提供探测器芯片样品，感谢李向阳老师提供的指导和帮助。感谢研究生部汪骏发、李淑薇、朱晓琳、黄曦、曾尚璀等老师在研究生培养的各个环节给予的关心和帮助。感谢我的家人对我生活和工作上一如既往的关心和支持，特别是女儿的出生给我带来极大的幸福感，是你们让我在遇到困难时有继续努力下去的动力。感谢百忙之中参与本文评阅和论文答辩的老师及专家对我

6、的指导。汪洋2016年5月I摘要摘要红外探测器组件的性能很容易受测试或工作环境中各种杂散光的影响，进一步影响到红外探测系统的成像质量。在红外探测系统中，红外探测器组件是目标探测和成像系统的核心器件，因此其杂散光的抑制相当重要。本文针对多波段红外探测器组件光学串音和焦平面杜瓦探测器组件的杂散光抑制，完善了一套红外小光点测试系统，并建立一套异形冷屏点源透过率（PST）测试系统。利用这两套测试系统，我们测试和分析了红外探测器组件的杂散光抑制效果，并针对性地提出了一些改进措施，研究结果对工程应用具有一定意义。本文首先对杂散光传播

7、的基础理论和国内外研究动态进行简单介绍，杂散光在红外探测系统中的传播主要依赖三个因素：双向反射分布函数（BRDF）、几何构成因子（GCF）和入射辐射通量，因此对其抑制主要考虑从辐射背景抑制、结构设计改进，表面发黑处理三方面进行。目前探测器组件杂散光抑制效果评价的方式有杂散光软件建模模拟和杂散光参数实测两种。本文主要从搭建的杂散光测试系统中提取PST和光学串音等指标来评价红外探测器组件的杂散光抑制效果。接着对不同结构多波段红外探测器组件的光学串音进行测试和评价，并据此分析杂散光来源及改进措施。采用傅立叶响应光谱测试系统的测

8、试了多波段红外探测器组件，根据测试结果对带外杂散光抑制进行了评价。为进一步研究杂散光在探测器组件内的空间分布，完善了红外小光点测试系统，主要解决了微弱信号采集、30μm细亮条的高精度对准和数据自动采集三个关键技术问题，实验验证表明系统的重复性优于96%和狭缝聚焦宽度约30μm。采用该套系统测试中短波、水汽和长波三种多