红外焦平面阵列技术发展现状与趋势

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1、红外焦平面阵列技术发展现状与趋势跨入二十一世纪以来，红外热摄像技术的发展已经历了三十多个年头。其发展已从当初的枇施扫描机构发展到了目前的全固体小型化全虹口扫描凝视摄像，特别是非致冷技术的发展使红外热摄像技术从长期的主要军事目的扩展到诸如工业监控测温、执法缉毒、安全防犯、医疗卫生、遥感、设备先期性故障诊断与维护、海上救援、天文探测、车辆、飞行器和舰船的驾驶员夜视增强观察仪等广阔的民用领域。红外热摄像技术的发展速度主要取决于红外探测器技术取得的进展。三十年来，红外探测器技术已从第一代的单元和线阵列发展到了第二代的二维吋间延迟与积分（TDI）8〜12屮11的

2、扫描和3〜5pm的640x480元InSb凝视阵列，廿前正在向焦平面超高密度集成探测器元、高性能、高可靠性、进一步小型化、非致冷和军民两用技术的方向发展，正在由第二代阵列技术向第三代微型化高密度和高性能红外焦平面阵列技术方向发展。1发展现状1」超高集成度的焦平面探测器像元像可见光CCDZ类的摄像阵列一样,要捉高系统成像的分辨率和目标识别能力，大幅度地提高系统焦平面红外探测像元的集成度是一种重要的途径。各公司厂家都在尽力增加焦平面阵列的像元数，发展各种格式的大型或特大型红外焦平面阵列。在1〜3pm的短波红外（SWIR）焦平面阵列方而，由于多年来的军用都集

3、屮在屮波红外（MWIR）和长波红外（LWIR）波段，因而SWIR焦平面阵列技术的发展受到忽略，但由于这个波段的许多应用是MWIR和LWIR应用达不到的，因而近儿年来加快了对SWIR焦平面阵列技术的发展步伐，目前的阵列规模已达到2048x2048元（400万元）。InGaAs红外焦平面阵列：虽然实现短波红外热摄像的候选材料要求低温冷却工作，而RHgCdTe衬底失配率高，暗电流也高，唯有InO.53GaO.47As的晶格常数与InPffl同，暗电流密度低达3xl0・8A/cm2,R0A>2xl06Q.cm2,D*>1013cmHzl/2W-l（室温下）,其

4、光响应峰值在0.9屮h〜1.7呵，可实现非致冷工作的高性能红外焦平面阵列，其多年的光纤通信工业应用使其具有犬批量生产的能力，因而几年来F1益受到重视，美国传•感器无限公司在DARPA和NVESD支持下正在加速发展这种非致冷的红外焦平面阵列和摄像机技术，其阵列尺寸已达到320x240元。HgCdTe阵列：曲于军用目的的需求，过去这种材料焦平面阵列技术的发展主要集中于中波和长波红外波段应用，但洛克威尔国际科学中心却一直在发展1〜3pm波段工作的HgCdTe焦平面阵列技术，其主要目的是天文和低背景应用，该中心在90年代中期已制出HQWAII-11024x10

5、24元阵歹I」，目前已研制成功世界上最大的HQWAII-2型2048x2048元的阵列，该小心正在计划研制4096x4096元的特大型阵列。在3〜5屮“的中波红外焦平面阵列方面：中波红外焦平面阵列技术的发展一直是红外焦平面中发展最快的，主要有PtSi、InSb和HgCdTe三种阵列，其阵列规模已达到2048x2048元（400万元）。•PtSi阵列已形成大批量生产能力，典型阵列有640x480,801x512,1024x1024,1040x1040,柯达公司新近推出的产品高达1968x1968元，其阵列规模已接近于400万元，HgCdTe中波焦平面阵列

6、是目前所有焦平面中波工作阵列中集成度高，最引人注目的，洛克威尔国际科学中心在这方面的发展处于世界领先地位，除了640x480和1024x1024元的天文应用阵列外，近期已准备提供用户使用的阵列为2048x2048元，并正在釆用拼接技术研制4096x4096元的阵列，但工作温度低于77K。InSb阵列是这个波段应用中深受重视的器件，学耍是低背景天文应用阵列规格达1024x1024元，典型阵列还有640x480和640x512元。在长波红外焦平面阵列方面，主要集中于HgCdTe,GaAlAs/GaAs多量子阱阵列，SiGe异质结构阵列和非致冷红外焦平面阵列

7、四种。HgCdTe阵列的发展一直较为缓慢，近几年主要集中于GaAlAs/GaAs量子阱列和非致冷工作的红外焦平面阵列技术，发展极快，阵列规模已达到了640x480元。HgCdTe焦平面阵列技术，由于这种材料的电学特性，进展一直较为缓慢，长波HgCdTe焦平面阵列规模仅为256x256元。•GaAlAs/GaAs阵列是最近儿年来发展最快的，研究的国家公司机构很多，如美国的洛克希德■马丁、洛克威尔国际科学屮心，雷声、喷气式推进实验室和空军研究实验室等，日本的三菱电机和NTT,法国的汤姆逊和瑞典、加拿大、以色列的不少公司竟相研制发展，其中以喷气式推进实验室、

8、雷声和洛克希德■马丁公司的进展最快，目前的阵列尺寸已达到640x484元，已评估了1024x1