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红外焦平面探测器的国内外技术现状和发展趋势一、焦平面APD探测器的背景及特点焦平面APD探测器主要是由：APD阵列和读出电路(ROIC)两部分组成，其中APD是核心元件。
1、APD雪崩光电二极管（APD）是一种具有内部增益的半导体光电转换器件，具有量子响应度高、响应速度快、线性响应特性好等特点，在可见光波段和近红外波段的量子效率可达90%以上，增益在10～100倍，新型APD材料的最大增益可达200倍，有很好的微弱信号探测能力。
2、APD阵列的分类按照APD的工作的区间可将其分为：Geiger-modeAPD（反向偏压超过击穿电压）和线性模式APD（偏压低于击穿电压）两种。
（1）Geiger-modeAPD阵列的特点优点：1）极高的探测灵敏度，单个光子即可触发雪崩效应，可实现单光子探测；2）GM-APD输出信号在100ps量级，即有高的时间分辨率，进而有较高的距离分辨率，厘米量级；3）较高的探测效率，采用单脉冲焦平面阵列成像方式；4）较低的功耗，体积小，集成度高；5）GM-APD输出为饱和电流，可以直接进行数字处理，读出电路(ROIC)不需要前置放大器和模拟处理模块，即更简单的ROIC。
缺点：1）存在死时间效应：GM-APD饱和后需要一定时间才能恢复原来状态，为使其可以连续正常工作需要采用淬火电路对雪崩进行抑制。
2）GM-APD有极高的灵敏度，其最噪声因素更加敏感，通道之间串扰更严重。
（2）线性模式APD阵列的特点优点：1）光子探测率高，可达90%以上；2）有较小的通道串扰效应；3）具有多目标探测能力；4）可获取回波信号的强度信息；5）相比于GM-APD，LM-APD对遮蔽目标有更好的探测能力。
缺点：1）灵敏度低于GM-APD；（现今已经研制出有单光子灵敏度的LM-APD）2）读出电路的复杂度大于GM-APD（需对输入信号进行放大、滤波、高速采样、阈值比较、存储等操作）。
（其信号测量包括强度和时间测量两部分）按照基底半导体材料APD可分为：SiAPD、GeAPD、InGaAsAPD、HgCdTeAPD。
第36卷，增刊红外与激光工程狮年9月1Vr01．36Suppl e m e nt1116盈I_ed and L．a s er E ngi I l oef i ng S印．2(X y7光学读出热成像焦平面阵列的制作技术冯飞，李珂，杨广立，闰许，熊斌，王跃林(中国科学院上海微系统与信息技术研究所，上海200050)摘要：光学读出热成像是一种新型的红外成像技术，它基于双材料效应和光学原理实现像转换与像增强，具有高性价比的潜在优势。
光学读出热成像焦平面阵列由可动微镜阵列构成，其制作技术是光学读出热成像技术的重要研究内容之一。
目前，国内外的研究者已发展了基于表面微机械、一体微机械以及表面，体微机械工艺的3种制作技术，前两者各有优缺点，而基于表面／体硅微机械工艺的制作技术则兼顾了前两者的优点。
关键词：光学读出热成像；焦平面阵列；微机械工艺中圈分类号：TN215文献标识码：A文章编号：1007．2276(2007)增(探测与制导)．0483—04Fabr i cat i on t e chnol ogy of opt i caU y r e adabl e t her m al i m agi ngf ocal pl a ne ar r ayFE N G Fei，U K e，Y A N G G u粗g—l i，Y A N X u，ⅪoN G B i I l，W蝌G Y ue—l i n(Sh鲫ghai I I l s t it I I t e o f M i cm syst cm柚dInfom l at i叽慨hnol ogy．(耻∞∞A cadcm y0f Sci∞ccs，Sh锄gh ai200050，C h i l l a)A bs t r act：O pt i cal l y r e am bl e m e m a l i m a gi ng，a noV el i n缸ar ed i m agi II g t e cl l I l ol ogy bas ed o nbi l l l at er i al ef!I’e ct and opt i ca l pri nc i pl e，has pot e nt i a l r ne r i t of l l i gh peI f bnnan ce pri ce r at i o．opt i ca l l y r eadab l e t l l e呻al i m a gi ng f oca l pl a l l e anr ay(oR一Ⅱ一H'A)consi st s of m oV abl e rni croⅡl in．or蝴y．’nlef abr i c撕on t echn ol ogy of O R—T I—FP l A is on e of t l le i m pom m t r es ear ch subj ect s．N ow t hI’ee f al试cal i ont ccl l l l ol og i es of O R—TI—FPA，w l l i ch ar e bas ed on sum l c e r nj cr om achi I l i ng，bu l k m i crom achi ni ng卸ds疵饥ul l(IIlicm m acll illing pr oces s，haV e be en deV el oped．T he f om er t w o t echnol ogi es ha V e t11eir m er i t s aI l d di sadV an住唱e s，aI l d tl l e l at t er com bi nes t l le m er i t s of t he f o加er t w o．K ey啪rds：opt i cal l y r eadabl e m e衄al i m ag她；Focal pl aI l e ar r ay；M i cr om acl l i l l ing pr oces sO引言红外成像技术在军事、民用领域均有十分广泛的应用。
红外焦平面探测器的国内外技术现状和发展趋势一、焦平面APD探测器的背景及特点焦平面APD探测器主要是由：APD阵列和读出电路(ROIC)两部分组成，其中APD是核心元件。
1、APD雪崩光电二极管（APD）是一种具有内部增益的半导体光电转换器件，具有量子响应度高、响应速度快、线性响应特性好等特点，在可见光波段和近红外波段的量子效率可达90%以上，增益在10～100倍，新型APD材料的最大增益可达200倍，有很好的微弱信号探测能力。
2、APD阵列的分类按照APD的工作的区间可将其分为：Geiger-modeAPD（反向偏压超过击穿电压）和线性模式APD（偏压低于击穿电压）两种。
（1）Geiger-modeAPD阵列的特点优点：1）极高的探测灵敏度，单个光子即可触发雪崩效应，可实现单光子探测；2）GM-APD输出信号在100ps量级，即有高的时间分辨率，进而有较高的距离分辨率，厘米量级；3）较高的探测效率，采用单脉冲焦平面阵列成像方式；4）较低的功耗，体积小，集成度高；5）GM-APD输出为饱和电流，可以直接进行数字处理，读出电路(ROIC)不需要前置放大器和模拟处理模块，即更简单的ROIC。
缺点：1）存在死时间效应：GM-APD饱和后需要一定时间才能恢复原来状态，为使其可以连续正常工作需要采用淬火电路对雪崩进行抑制。
2）GM-APD有极高的灵敏度，其最噪声因素更加敏感，通道之间串扰更严重。
（2）线性模式APD阵列的特点优点：1）光子探测率高，可达90%以上；2）有较小的通道串扰效应；3）具有多目标探测能力；4）可获取回波信号的强度信息；5）相比于GM-APD，LM-APD对遮蔽目标有更好的探测能力。
缺点：1）灵敏度低于GM-APD；（现今已经研制出有单光子灵敏度的LM-APD）2）读出电路的复杂度大于GM-APD（需对输入信号进行放大、滤波、高速采样、阈值比较、存储等操作）。
（其信号测量包括强度和时间测量两部分）按照基底半导体材料APD可分为：SiAPD、GeAPD、InGaAsAPD、HgCdTeAPD。
红外焦平面探测器的国内外技术现状和发展趋势一、焦平面APD探测器的背景及特点焦平面APD探测器主要是由：APD阵列和读出电路(ROIC)两部分组成，其中APD是核心元件。
1、APD雪崩光电二极管（APD）是一种具有内部增益的半导体光电转换器件，具有量子响应度高、响应速度快、线性响应特性好等特点，在可见光波段和近红外波段的量子效率可达90%以上，增益在10～100倍，新型APD材料的最大增益可达200 倍，有很好的微弱信号探测能力。
2、APD阵列的分类按照APD的工作的区间可将其分为：Geiger-mode APD（反向偏压超过击穿电压）和线性模式APD（偏压低于击穿电压）两种。
（1）Geiger-mode APD阵列的特点优点：1）极高的探测灵敏度，单个光子即可触发雪崩效应，可实现单光子探测；2）GM-APD输出信号在100ps量级，即有高的时间分辨率，进而有较高的距离分辨率，厘米量级；3）较高的探测效率，采用单脉冲焦平面阵列成像方式；4）较低的功耗，体积小，集成度高；5）GM-APD输出为饱和电流，可以直接进行数字处理，读出电路(ROIC)不需要前置放大器和模拟处理模块，即更简单的ROIC。
缺点：1）存在死时间效应：GM-APD饱和后需要一定时间才能恢复原来状态，为使其可以连续正常工作需要采用淬火电路对雪崩进行抑制。
2）GM-APD有极高的灵敏度，其最噪声因素更加敏感，通道之间串扰更严重。
（2）线性模式APD阵列的特点优点：1）光子探测率高，可达90%以上；2）有较小的通道串扰效应；3）具有多目标探测能力；4）可获取回波信号的强度信息；5）相比于GM-APD，LM-APD对遮蔽目标有更好的探测能力。
缺点：1）灵敏度低于GM-APD；（现今已经研制出有单光子灵敏度的LM-APD）2）读出电路的复杂度大于GM-APD（需对输入信号进行放大、滤波、高速采样、阈值比较、存储等操作）。
（其信号测量包括强度和时间测量两部分）按照基底半导体材料APD可分为： Si APD、Ge APD、InGaAs APD、HgCdTe APD。
微悬臂梁红外探测器焦平面阵列读出电路设计研究的开题报告选题背景：随着红外探测技术的不断发展，微悬臂梁红外探测器因其高灵敏度、快速响应等优点得到了广泛的应用。
但是，现有的读出电路设计存在一些问题，如信噪比低、灵敏度不够高等。
因此，对微悬臂梁红外探测器焦平面阵列读出电路的设计研究具有重要的理论和应用价值。
研究内容和方法：本文针对微悬臂梁红外探测器焦平面阵列读出电路设计存在的问题，提出了一种新的设计方案。
首先，根据微悬臂梁红外探测器的特点，采用了差分电路和模拟前端电路进行信号采集和放大；其次，使用了低噪声运放和高精度模数转换器进行信号处理和数字化；最后，采用了相位敏感放大电路实现了信号的测量和增强。
本文所采用的研究方法主要包括文献研究、仿真模拟和实验验证。
通过对已有的文献进行全面的梳理和分析，提取出其中的设计思路和技术路线；在此基础上，使用MATLAB等仿真工具对所提出的新方案进行了仿真分析和性能评测；最后，将所设计的电路方案实际应用于微悬臂梁红外探测器的制作中，并对实验结果进行了评估和验证。
研究意义和成果：本文的研究成果不仅可以解决现有微悬臂梁红外探测器读出电路存在的一系列问题，同时也具有一定的推广和应用价值。
具体来说，本文的主要意义包括：（1）提出了一种新的微悬臂梁红外探测器焦平面阵列读出电路设计方案，具有较高的信噪比和灵敏度，能够有效提高微悬臂梁红外探测器的检测性能。
（2）通过对仿真和实验的验证，证明了所提方案的可行性和有效性，并且对实际应用具有重要的指导和借鉴意义。
（3）本文为微悬臂梁红外探测器读出电路的设计和研究提供了新思路和新方法，对红外探测技术的推广和应用具有重要的意义。
论文结构安排：本文共分为六个章节，各章节的主要内容如下：第一章绪论介绍研究的背景、意义和目的，概括所采用的研究方法、主要研究内容和论文结构安排。
第二章相关技术及理论介绍微悬臂梁红外探测器的原理、结构和工作方式，梳理已有的微悬臂梁红外探测器焦平面阵列读出电路设计方案，并对本研究所采用的差分电路、模拟前端和数字处理技术进行详细介绍。
红外焦平面阵列红外测量技术2009-12-08 21:07:23 阅读110 评论0 字号：大中小订阅1、红外焦平面阵列原理焦平面探测器的焦平面上排列着感光元件阵列，从无限远处发射的红外线经过光学系统成像在系统焦平面的这些感光元件上，探测器将接受到光信号转换为电信号并进行积分放大、采样保持，通过输出缓冲和多路传输系统，最终送达监视系统形成图像。
2、红外焦平面阵列分类（1）根据制冷方式划分根据制冷方式，红外焦平面阵列可分为制冷型和非制冷型。
制冷型红外焦平面目前主要采用杜瓦瓶/快速起动节流致冷器集成体和杜瓦瓶/斯特林循环致冷器集成体[5]。
由于背景温度与探测温度之间的对比度将决定探测器的理想分辨率，所以为了提高探测仪的精度就必须大幅度的降低背景温度。
当前制冷型的探测器其探测率达到～1011cmHz1/2W-1，而非制冷型的探测器为～109cmHz1/2W-1，相差为两个数量级。
不仅如此，它们的其他性能也有很大的差别，前者的响应速度是微秒级而后者是毫秒级。
（2）依照光辐射与物质相互作用原理划分依此条件，红外探测器可分为光子探测器与热探测器两大类。
光子探测器是基于光子与物质相互作用所引起的光电效应为原理的一类探测器，包括光电子发射探测器和半导体光电探测器，其特点是探测灵敏度高、响应速度快、对波长的探测选择性敏感，但光子探测器一般工作在较低的环境温度下，需要致冷器件。
热探测器是基于光辐射作用的热效应原理的一类探测器，包括利用温差电效应制成的测辐射热电偶或热电堆，利用物体体电阻对温度的敏感性制成的测辐射热敏电阻探测器和以热电晶体的热释电效应为根据的热释电探测器。
这类探测器的共同特点是：无选择性探测（对所有波长光辐射有大致相同的探测灵敏度），但它们多数工作在室温条件下[6]。
（3）按照结构形式划分红外焦平面阵列器件由红外探测器阵列部分和读出电路部分组成。
因此，按照结构形式分类，红外焦平面阵列可分为单片式和混成式两种[7]。
光电测温传感器工作原理光电测温传感器工作原理1. 简介光电测温传感器是一种用于测量目标物体温度的器件。
它通过接收目标物体发出的红外辐射，将其转化为电信号，并通过内部的算法和处理器得出温度值。
2. 红外辐射红外辐射是一种电磁辐射，其波长范围在μm至1mm之间。
它的能量与物体的温度密切相关，随着物体温度的增加，辐射的能量也会增加。
3. 传感器结构光电测温传感器通常由以下几个部分组成：光学系统光学系统负责聚焦红外辐射。
它通常包括凸透镜、红外滤光片等光学元件。
凸透镜能够准确地聚焦红外辐射到传感器的元件上，而红外滤光片能够阻挡可见光的干扰。
红外探测器红外探测器是光电测温传感器的核心部分。
它能够将接收到的红外辐射转化为电信号。
常见的红外探测器有热敏电阻、热电偶、焦平面阵列等。
信号处理器信号处理器负责对红外辐射接收到的电信号进行处理。
它能够增强信号、滤除噪声，并通过内部的算法将电信号转化为温度值。
4. 工作原理光电测温传感器的工作原理可以分为以下几个步骤：接收红外辐射传感器的光学系统将目标物体发出的红外辐射聚焦到红外探测器上。
转换为电信号红外探测器将接收到的红外辐射转化为相应的电信号。
不同的探测器有不同的工作原理，例如热敏电阻根据热敏材料的电阻值变化来感应温度变化，焦平面阵列能够同时感应多个像素点的红外辐射等。
信号处理传感器的信号处理器对接收到的电信号进行放大、滤波和处理。
它能够通过一系列的算法和校准来得出准确的温度值，并输出给用户使用。
5. 应用领域光电测温传感器在很多领域都有广泛的应用，例如：•工业自动化：用于温度监控和控制，保证工业设备的正常运行。
•医疗领域：用于体温测量、手术过程中的温度监测等。
•环境监测：用于检测大气温度、地表温度等。
结论光电测温传感器通过接收目标物体的红外辐射来测量其温度，具有准确、实时的优势。
这一技术在各行各业都有重要的应用价值，为工业控制和生活带来了很大的便利和安全保障。
6. 优势与挑战光电测温传感器具有以下优势：•非接触式测温：传感器通过红外辐射接收温度信息，无需直接与目标物体接触，避免了污染和破坏的风险。
红外焦平面探测器原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述红外焦平面探测器是一种具有广泛应用价值的光电探测器，它能够对红外辐射进行高效、高灵敏度的检测和测量。
红外焦平面探测器的原理是基于材料的红外辐射响应特性以及焦平面阵列的工作原理。
红外焦平面探测器在许多领域中具有重要的应用，包括军事、安防、医疗、航空航天等。
它能够实现夜视、目标探测、温度测量等功能，在战争、反恐、火灾救援等工作中发挥着不可替代的作用。
红外焦平面探测器的工作原理是利用材料与红外辐射的相互作用，将红外辐射转化成电信号。
通过光学系统将红外辐射聚焦到焦平面阵列上，每个像素都能够独立地检测和测量红外辐射信号。
这些信号经过放大和处理后，可以得到目标的红外辐射分布情况和强度。
红外焦平面探测器的核心部件是焦平面阵列，它由众多微小的探测单元组成。
这些探测单元通常采用半导体材料，如硅基或砷化镓等。
它们具有很高的响应度和灵敏度，能够在较低的红外辐射强度下实现可靠的探测和测量。
随着红外焦平面探测技术的不断发展，红外焦平面探测器的性能和应用领域也在不断扩展。
新的材料和工艺的应用使得红外焦平面探测器具有更高的灵敏度、更快的响应速度和更广的波段范围。
未来，红外焦平面探测器有望在军事侦察、航空航天探测、医疗诊断等领域取得更多的突破和应用。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写：1.2 文章结构本文主要围绕红外焦平面探测器的原理展开论述，共分为以下几个部分：第二部分：红外焦平面探测器的基本原理这一部分将介绍红外焦平面探测器的基本概念及其组成结构。
首先会对红外辐射的特性进行简要描述，为后续理解红外焦平面探测器的工作原理打下基础。
然后，将详细介绍红外焦平面探测器的组成结构，包括光学系统、红外感光器件等部分，以帮助读者了解其工作原理的关键要素。
第三部分：红外焦平面探测器的工作原理这一部分将深入探讨红外焦平面探测器的工作原理。
首先会对红外焦平面探测器的工作过程进行整体概述，包括信号采集、信号处理等环节。
红外焦平面探测器的国内外技术现状和发展趋势一、焦平面APD探测器的背景及特点焦平面APD探测器主要是由：APD阵列和读出电路(ROIC)两部分组成，其中APD是核心元件。
1、APD雪崩光电二极管（APD）是一种具有内部增益的半导体光电转换器件，具有量子响应度高、响应速度快、线性响应特性好等特点，在可见光波段和近红外波段的量子效率可达90%以上，增益在10～100倍，新型APD材料的最大增益可达200 倍，有很好的微弱信号探测能力。
2、APD阵列的分类按照APD的工作的区间可将其分为：Geiger-mode APD（反向偏压超过击穿电压）和线性模式APD（偏压低于击穿电压）两种。
（1）Geiger-mode APD阵列的特点优点：1）极高的探测灵敏度，单个光子即可触发雪崩效应，可实现单光子探测；2）GM-APD输出信号在100ps量级，即有高的时间分辨率，进而有较高的距离分辨率，厘米量级；3）较高的探测效率，采用单脉冲焦平面阵列成像方式；4）较低的功耗，体积小，集成度高；5）GM-APD输出为饱和电流，可以直接进行数字处理，读出电路(ROIC)不需要前置放大器和模拟处理模块，即更简单的ROIC。
缺点：1）存在死时间效应：GM-APD饱和后需要一定时间才能恢复原来状态，为使其可以连续正常工作需要采用淬火电路对雪崩进行抑制。
2）GM-APD有极高的灵敏度，其最噪声因素更加敏感，通道之间串扰更严重。
（2）线性模式APD阵列的特点优点：1）光子探测率高，可达90%以上；2）有较小的通道串扰效应；3）具有多目标探测能力；4）可获取回波信号的强度信息；5）相比于GM-APD，LM-APD对遮蔽目标有更好的探测能力。
缺点：1）灵敏度低于GM-APD；（现今已经研制出有单光子灵敏度的LM-APD）2）读出电路的复杂度大于GM-APD（需对输入信号进行放大、滤波、高速采样、阈值比较、存储等操作）。
（其信号测量包括强度和时间测量两部分）按照基底半导体材料APD可分为： Si APD、Ge APD、InGaAs APD、HgCdTe APD。
第36卷，增刊红外与激光工程2007年6月、，01．36Suppl em em I nf m r ed and L蠲e r Engi nee血g Jun．2007 320×240元非制冷红外焦平面阵列读出电路孟丽娅，薛联，吕果林，黄友恕，袁祥辉(重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室，重庆400044)摘要：采用1．2岬DPD M n阱cM O S工艺设计并研制成功320×240热释电非制冷红外焦平面探测器读出电路。
该读出电路中心距为50岫，功耗小于50I Il W，主要由x、y移位寄存器、列放大器、相关双采样电路等构成，采用帧积分工作方式。
经测试，研制的读出电路性能指标达到设计要求。
给出了单元读出电路的电路结构、工作过程和参数测试结果。
采用该读出电路和热释电红外探测阵列互联后，获得了良好的红外热像。
关键词：读出电路；热释电；非制冷焦平面阵列中田分类号：1N216文献标识码：A文章编号：1007．2276(2007)增(器件)．0089—04320×240unc ool ed I R FPA r eadout ci r cui t加狲G Li．ya，)(U E1i al l，LO G uo—hn，H U A N G Y ou-shu，Ⅵr A N)(i觚g-hui(＆y L ab0嗽or y of opt oel cc仃DIl i c№l m0109y髓d Sy啦吣of m e E duca t i on M i I l i s时0f ch i n a’C o U eg c o f0ptoel咄oni cs脚n嘲i ng．C hongI扣g uni V粥咄ch∞gqi ng400044，C hi媳)A bs t r act：A320×240r ead叫t c硫ui t(R O I C)forⅡl e pyr oe l ec t r i c uncooM i nf j瞰ed det ec t or w鹬f abr i cat f通i n t he doubl e—pol y—doubl e—m et al(D PD M)n—w el l C M O S t ecl l I Iol ogy．1K s R O I C has50U mpj t ch aI l d m e D C pow er di s si pa t i on is L es s t l l如50m w．111i s ci r cuit，com pos ed of量a I l d Fs删}t I．egi st IIr' col um卸叩hf i er and c on-e l at ed doubl e sanl pl e(C D S)ci r cui t，i n t egm t ed si gnaJ f如m t l le det ec t or f or t hef hm e t i m e．The ci r cui t coI l f i guI．a t i on，oper at i on aI l d t e st i ng r e sul t ar e des cr i be d．T色s t i ng r e sul t i ndi c at esm at t he des i gned c疵ui t m e et s w i t h m e r e quhm ent．111i s R O I C chi p and s ensi ng ar I-ay w e坨hybr i d—i nt egr a钯d，aI l dm e册al i m a ge w a s obt aj ned．K e y w or ds：Reado ut ci】∞ui t；P yr oel ect r i c；U ncool ed i nf l m司f ocal pl锄e am yO引言非制冷红外焦平面阵列克服了制冷型红外焦平面阵列需要制冷的缺点，具有功耗低、成本低、体积小、重量轻等优点，在军事和民用领域均具有广阔的市场前景。
