紅外技術(shù)應(yīng)用

　　目前紅外技術(shù)作為一種高技術(shù)，它與激光技術(shù)并駕齊驅(qū)，在軍事上占有舉足輕重的地位。紅外成像、紅外偵察、紅外跟蹤、紅外制導(dǎo)、紅外預(yù)警、紅外對抗等在現(xiàn)代和未來戰(zhàn)爭中都是很重要的戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略手段。在70年代以后，軍事紅外技術(shù)又逐步向民用部門轉(zhuǎn)化。紅外加熱和干燥技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、交通等各個行業(yè)和部門。紅外測溫、紅外測濕、紅外理療、紅外檢測、紅外報(bào)警、紅外遙感、紅外防偽更是各行業(yè)爭相選用的先進(jìn)技術(shù)。標(biāo)志紅外技術(shù)最新成就的紅外熱成像技術(shù)，它與雷達(dá)、電視一起構(gòu)成當(dāng)代三大傳感系統(tǒng)，尤其是焦平面列陣技術(shù)的采用，將使它發(fā)展成可與眼睛相媲美的凝視系統(tǒng)。

　　1672 年，牛頓使用分光棱鏡把太陽光(白光)分解為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等各色單色光，證實(shí)了太陽光(白光)是由各種顏色的光復(fù)合而成。1800年，英國物理學(xué)家F. W. 赫胥爾從熱的觀點(diǎn)來研究各種色光時，偶然發(fā)現(xiàn)放在光帶紅光外的一支溫度計(jì)，比其他色光溫度的指示數(shù)值高。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，這個所謂熱量最多的高溫區(qū)，總是位于光帶最邊緣處紅光的外面。于是他宣布:太陽發(fā)出的輻射中除可見光線外，還有一種人眼看不見的“熱線”，這種看不見的“熱線”位于紅色光外側(cè)，叫做紅外線。這種紅外線，又稱紅外輻射，是指波長為0.78～1000μm的電磁波。其中波長為0.78 ～1.5μm 的部分稱為近紅外，波長為1.5 ～10μm的部分稱為中紅外，波長為10～1000μm的部分稱為遠(yuǎn)紅外線。而波長為2.0 ～1000μm的部分，也稱為熱紅外線。

　　紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，是自然界存在的一種最為廣泛的電磁波輻射，它在電磁波連續(xù)頻譜中的位置是處于無線電波與可見光之間的區(qū)域。這種紅外線輻射是，基于任何物體在常規(guī)環(huán)境下都會產(chǎn)生自身的分子和原子無規(guī)則的運(yùn)動，并不停地輻射出熱紅外能量。分子和原子的運(yùn)動愈劇烈，輻射的能量愈大;反之，輻射的能量愈小。

　　紅外線特性

　　紅外線具有熱效應(yīng)：生物體中的偶極子和自由電荷在電磁場的作用下，有按電磁場方向排列的趨勢。在此過程中，引發(fā)分子，原子無規(guī)則運(yùn)動加劇而產(chǎn)生熱。當(dāng)紅外輻射有足夠強(qiáng)度時，即超過了生物體的散熱能力，就會使被照射機(jī)體局部溫度升高，這是紅外線的熱效應(yīng)。

　　理論分析和實(shí)驗(yàn)研究表明，不僅太陽光中有紅外線，而且任何溫度高與絕對零度的物體(如人體等)都在不停地輻射紅外線。就是冰和雪，因?yàn)樗鼈兊臏囟纫苍丛锤吲c絕對零度，所以也在不斷的輻射紅外線。因此，紅外線的最大特點(diǎn)是普遍存在于自然界中。也就是說，任何“熱”的物體雖然不發(fā)光但都能輻射紅外線。因此紅外線又稱為熱輻射線簡稱熱輻射。

　　紅外線和可見光相比的另一個特點(diǎn)是，色彩豐富多樣，。由于可見光的最長波長是最短波長的1倍 (780nm～380nm)，所以也叫作一個倍頻程。而紅外線的最長波長是最短波長的10倍，即具有10個倍頻程。因此,如果可見光能表現(xiàn)為7種顏色，則紅外線便可能表現(xiàn)70種顏色，顯示了豐富的色彩。

　　紅外線是一種電磁輻射，具有與可見光相似的特性，服從反射和折射定律，也有干涉、衍射和偏振等現(xiàn)象;同時，它又具有粒子性，即它可以光量子的形式發(fā)射和吸收。此外，紅外線還有一些與可見光不一樣的獨(dú)有特性:

　　(1) 紅外線對人的眼睛不敏感，所以必須用對紅外線敏感的紅外探測器才能接收到;

　　(2) 紅外線的光量子能量比可見光的小，例如10μm波長的紅外光子的能量大約是可見光光子能量的1/20;

　　(3) 紅外線的熱效應(yīng)比可見光要強(qiáng)得多;

　　(4) 紅外線更易被物質(zhì)所吸收，但對于薄霧來說，長波紅外線更容易通過。

　　紅外技術(shù)的發(fā)展

　　19世紀(jì)：研究天文星體的紅外輻射，應(yīng)用紅外光譜進(jìn)行物質(zhì)分析。20世紀(jì)：紅外技術(shù)首先受到軍事部門的關(guān)注，因?yàn)樗峁┝嗽诤诎抵杏^察、探測軍事目標(biāo)自身輻射及進(jìn)行保密通訊的可能性。

　　第一次世界大戰(zhàn)期間研制了一些實(shí)驗(yàn)性紅外裝置，如信號閃爍器、搜索裝置等。第二次世界大戰(zhàn)前夕，德國：紅外顯像管; 戰(zhàn)爭期間：德國，美國：紅外輻射源、窄帶濾光片、紅外探測器、紅外望遠(yuǎn)鏡、測輻射熱計(jì)等。

　　第二次世界大戰(zhàn)后：前蘇聯(lián)。50年代以后，美國：響尾蛇導(dǎo)彈上的尋的器制導(dǎo)裝置和u—2間諜飛機(jī)上的紅外照相機(jī)代表著當(dāng)時軍用紅外技術(shù)的水平。前視紅外裝置 (FLIR)獲得了軍界的重視，并廣泛使用：機(jī)載前視紅外裝置能在1500m上空探測到人、小型車輛和隱蔽目標(biāo)，在20000 m高空能分辨出汽車，特別是能探測水下40m深處的潛艇。

　　在海灣戰(zhàn)爭中，紅外技術(shù)，特別是熱成像技術(shù)在軍事上的作用和威力得到充分顯示。

　　紅外探測技術(shù)

　　2.1 紅外探測器

　　2.1.1 物理學(xué)的進(jìn)展與紅外探測器

　　紅外輻射與物質(zhì)(材料)相互作用產(chǎn)生各種效應(yīng)。100多年來，從經(jīng)典物理到20世紀(jì)開創(chuàng)的近代物理，特別是量子力學(xué)、半導(dǎo)體物理等學(xué)科的創(chuàng)立，到現(xiàn)代的介觀物理、低維結(jié)構(gòu)物理等等，有許多而且越來越多可用于紅外探測的物理現(xiàn)象和效應(yīng)。

　　2.1.1.1熱探測器：

　　熱輻射引起材料溫度變化產(chǎn)生可度量的輸出。有多種熱效應(yīng)可用于紅外探測器。

　　(1)熱脹冷縮效應(yīng)的液態(tài)的水銀溫度計(jì)、氣態(tài)的高萊池(Golay cell);

　　(2)溫差電(Seebeck)效應(yīng)?？勺龀蔁犭娕己蜔犭姸眩饕糜跍y量儀器。

　　(3)共振頻率對溫度的敏感可制作石英共振器非致冷紅外成像陣列。

　　(4) 材料的電阻或介電常數(shù)的熱敏效應(yīng)--輻射引起溫升改變材料電阻用以探測熱輻射- 測輻射熱計(jì)(Bolometer)：半導(dǎo)體有高的溫度系數(shù)而應(yīng)用最多，常稱 " 熱敏電阻"。利用轉(zhuǎn)變溫度附近電阻巨變的超導(dǎo)探測器引起重視。如果室溫度超導(dǎo)成為現(xiàn)實(shí)，將是21世紀(jì)最引人注目的探測器。

　　(5)熱釋電效應(yīng)：快速溫度變化使晶體自發(fā)極化強(qiáng)度改變，表面電荷發(fā)生變化，可作成熱釋電探測器。 熱探測器一般不需致冷( 超導(dǎo)除外 )而易于使用、維護(hù)，可靠性好;光譜響應(yīng)與波長無關(guān)，為無選擇性探測器;制備工藝相對簡易，成本較低。但靈敏度低，響應(yīng)速度慢。熱探測器性能限制的主要因素是熱絕緣的設(shè)計(jì)問題。

　　2.1.1.2光電探測器：

　　紅外輻射光子在半導(dǎo)體材料中激發(fā)非平衡載流子(電子或空穴)，引起電學(xué)性能變化。因?yàn)檩d流子不逸出體外，所以稱內(nèi)光電效應(yīng)。量子光電效應(yīng)靈敏度高，響應(yīng)速度比熱探測器快得多，是選擇性探測器。為了達(dá)到最佳性能，一般都需要在低溫下工作。光電探測器可分為：

　　(1) 光導(dǎo)型：又稱光敏電阻。入射光子激發(fā)均勻半導(dǎo)體中的價帶電子越過禁帶進(jìn)入導(dǎo)帶并在價帶留下空穴，引起電導(dǎo)增加，為本征光電導(dǎo)。從禁帶中的雜質(zhì)能級也可激發(fā)光生載流子進(jìn)入導(dǎo)帶或價帶，為雜質(zhì)光電導(dǎo)。截止波長由雜質(zhì)電離能決定。量子效率低于本征光導(dǎo)，而且要求更低的工作溫度。

　　(2)光伏型：主要是p-n結(jié)的光生伏特效應(yīng)。能量大于禁帶寬度的紅外光子在結(jié)區(qū)及其附近激發(fā)電子空穴對。存在的結(jié)電場使空穴進(jìn)入p區(qū)，電子進(jìn)入 n 區(qū)，兩部分出現(xiàn)電位差。外電路就有電壓或電流信號。與光導(dǎo)探測器比較，光伏探測器背影限探測率大于40%;不需要外加偏置電場和負(fù)載電阻，不消耗功率，有高的阻抗。這些特性給制備和使用焦平面陣列帶來很大好處。

　　(3)光發(fā)射-Schottky勢壘探測器：金屬和半導(dǎo)體接觸，典型的有 PtSi/Si結(jié)構(gòu)，形成Schott ky勢壘，紅外光子透過Si層為PtSi吸收，電子獲得能量躍上 Fermi能級，留下空穴越過勢壘進(jìn)入Si襯底，PtSi層的電子被收集，完成紅外探測。充分利用Si集成技術(shù)，便于制作，具有成本低、均勻性好等優(yōu)勢，可做成大規(guī)模(1024×1024甚至更大)焦平面陣列來彌補(bǔ)量子效率低的缺陷。有嚴(yán)格的低溫要求。用這類探測器，國內(nèi)外已生產(chǎn)出具有像質(zhì)良好的熱像儀。 Pt Si/Si結(jié)構(gòu)FPA是最早制成的IRFPA。

　　(4)量子阱探測器(QWIP)：將兩種半導(dǎo)體材料A和B用人工方法薄層交替生長形成超晶格，在其界面，能帶有突變。電子和空穴被限制在低勢能阱A層內(nèi)，能量量子化，稱為量子阱。利用量子阱中能級電子躍遷原理可以做紅外探測器。90年代以來發(fā)展很快，已有512×512、64 0×480規(guī)模的QWIP GaAs/AlGaAs焦平面制成相應(yīng)的熱像儀誕生。因?yàn)槿肷漭椛渲兄挥写怪庇诔Ц裆L面的電極化矢量起作用，光子利用率低;量子阱中基態(tài)電子濃度受摻雜限制，量子效率不高;響應(yīng)光譜區(qū)窄;低溫要求苛刻。人們正深入研究努力加以改進(jìn)，可望與碲鎘汞探測器一爭高低。

　　2.1.2新技術(shù)飛速發(fā)展促進(jìn)紅外探測器更新?lián)Q代

　　60 年代以前多為單元探測器掃描成像，但靈敏度低，二維掃描系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜笨重。增加探測元，例如有N元組成的探測器，靈敏度增加N1/2倍，一個M×N陣列，靈敏度增長(M×N)1/2倍。元數(shù)增加還將簡化光機(jī)掃描機(jī)構(gòu)，大規(guī)模凝視焦平面陣列，不再需要光機(jī)掃描，大大簡化整機(jī)系統(tǒng)。現(xiàn)代探測器技術(shù)進(jìn)入第二、第三代，重要標(biāo)志之一就是元數(shù)大大增加。另一方面是開發(fā)同時覆蓋兩個波段以上的雙色和多光譜探測器。所有進(jìn)展都離不開新技術(shù)特別是半導(dǎo)體技術(shù)的開發(fā)和進(jìn)步。幾項(xiàng)具有里程碑意義的技術(shù)有：

　　(1)半導(dǎo)體精密光刻技術(shù) 使探測器技術(shù)由單元向多元線列探測器迅速發(fā)展，即后來稱為第一代探測器。

　　(2)Si集成電路技術(shù) Si讀出電路與光敏元大面陣耦合，誕生了所謂第二代的大規(guī)模紅外焦平面陣列探測器 。更進(jìn)一步有Z平面和靈巧型智能探測器等新品種。此項(xiàng)技術(shù)還誘導(dǎo)產(chǎn)生非制冷焦平面陣列 ，使一度冷落的熱探測器重現(xiàn)勃勃生機(jī)。

　　(3)先進(jìn)的薄層材料生長技術(shù) 分子束外延、金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積和液相外延等技術(shù)可重復(fù)、精密控制生長大面積高度均勻材料，使制備大規(guī)模紅外焦平面陣列成為可能。也是量子阱探測器出現(xiàn)的前提。

　　(4)微型制冷技術(shù) 高性能探測器低溫要求驅(qū)動微型制冷機(jī)的開發(fā)，制冷技術(shù)又促進(jìn)了探測器的研制和應(yīng)用。

　　我國紅外探測器研制從1958年開始，至今已40多年。先后研制過PbS、PbSe、Ge:Au、Ge:Hg 、InSb、PbSnTe、HgCdTe、PtSi/Si、GaAs/AlGaAs量子阱和熱釋電探測器等。 隨著低維材料出現(xiàn)，納米電子學(xué)、光電一體化等技術(shù)日新月異，21世紀(jì)紅外探測器必有革命性的進(jìn)展。物理學(xué)及材料科學(xué)是現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的主要基礎(chǔ)，現(xiàn)代技術(shù)飛速發(fā)展對物理學(xué)研究 又有巨大的反作用。

　　4、高性能紅外探測器-碲鎘汞探測器

　　1959年，英國Lawson等首先制成可變帶隙Hg1-xCdxTe固溶體合金，提供了紅外探測器設(shè)計(jì)空前的自由度。

　　碲鎘汞有三大優(yōu)勢：

　　1)本征激發(fā)、高的吸收系數(shù)和高的量子效率(可超過80%)且有高的探測率;

　　2)其最吸引人的特性是改變Hg、Cd配比調(diào)節(jié)響應(yīng)波段，可以工作在各個紅外光譜區(qū)段并獲得最佳性能。而且晶格參數(shù)幾乎恒定不變，對制備復(fù)合禁帶異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)新器件特別重要

　　3)同樣的響應(yīng)波段，工作溫度較高，可工作的溫度范圍也較寬。

　　碲鎘汞中，弱Hg-Te鍵(比Cd-Te鍵弱約30%)，可通過熱處理或特定途徑形成P或N型，并可完成轉(zhuǎn)型。其電學(xué)性質(zhì)如1載流子濃度低，2少數(shù)載流子壽命長，3電子空穴有效質(zhì)量比大(～10.0)，電子遷移率高，4介電常數(shù)小等有利于探測器性能。

　　第一代碲鎘汞探測器主要是多元光導(dǎo)型，美國采用60、120和180元光導(dǎo)探測器作為熱像儀通用組件，英國則以70年代中期開發(fā)的SPRITE為通用組件。 SPRITE是一種三電極光導(dǎo)器件，利用半導(dǎo)體中非平衡載流子掃出效應(yīng)，當(dāng)光點(diǎn)掃描速度與載流子雙極漂移速度匹配，使探測器在完成輻射探測的同時實(shí)現(xiàn)信號的時間延遲積分功能。8條SPRIET的性能可相當(dāng)100元以上的多元探測器。結(jié)構(gòu)、制備工藝和后續(xù)電子學(xué)大大簡化?，F(xiàn)有技術(shù)又克服了高光機(jī)掃描速度和空間分辨率受限制等兩個缺陷。

　　1992年誕生了第一臺國產(chǎn)化通用組件高性能熱像儀，SPRITE探測器研制成功是關(guān)鍵。到90年代初，第一代碲鎘汞光導(dǎo)探測器紛紛完成技術(shù)鑒定，性能達(dá)到世界先進(jìn)水平。

　　兵器工業(yè)211所的SPRITE、32和60元探測器已實(shí)用化并投入批量生產(chǎn)，規(guī)模和市場不斷擴(kuò)大。國外在80年代就已大批量生產(chǎn)。由于電極、杜瓦瓶設(shè)計(jì)和制冷機(jī)方面的重重困難，第一代碲鎘汞探測器元數(shù)一般無法超過200。大的碲鎘汞光敏陣列和Si讀出集成電路分別制備并最佳化，然后兩者進(jìn)行電學(xué)耦合和機(jī)械聯(lián)結(jié)形成混合式焦平面陣列，就是第二代碲鎘汞探測器。

　　目前國際上已研制出256×256甚至640×480規(guī)模的長波IRFPA。中波紅外已有用于天文的1024×1024的規(guī)模，現(xiàn)階段典型產(chǎn)品是法國的4N系列288×4掃描式FPA。國內(nèi)仍處于研制開發(fā)階段。晶體碲鎘汞材料也有鮮明的弱勢：

　　1)相圖液線和固線分離大，分凝引起徑向、縱向組分不均勻;

　　2)高Hg壓使大直徑晶體生長困難，晶格結(jié)構(gòu)完整性差;

　　3)重復(fù)生產(chǎn)成品率低。薄膜材料的困難在于難以獲得理想的CdZnTe襯底材料。

　　人們致力于研究替代襯底，如PACE(Producible Alternative to CdTe for Epitaxy )- I ( HgCdTe / CdTe/ 寶石)，PACE-II(HgCdTe/C dTe/GaAs)和PACE-III(HgCdTe/CdTe/Si)。日本和法國還報(bào)道Ge襯底，目標(biāo)是與MCT的晶格 匹配并有利于與Si讀出線路的耦合。 優(yōu)質(zhì)碲鎘汞材料制備困難、均勻性差、器件工藝特殊，成品率低，因而成本高一直是困擾碲鎘汞IRFPA的主要障礙。人們始終沒有放棄尋找材料的努力，但迄今還沒有一種新材料能超過碲鎘汞的基本優(yōu)點(diǎn)。為滿足軍事應(yīng)用更高的性能要求，碲鎘汞FPA仍然是首選探測器。

　　5、非致冷焦平面陣列 (UFPA)紅外探測器

　　非制冷焦平面陣列省去了昂貴的低溫制冷系統(tǒng)和復(fù)雜的掃描裝置，敏感器件以熱探測器為主。突破了歷來熱像儀成本高昂的障礙，"使傳感器領(lǐng)域發(fā)生變革"。另外，它的可靠性也大大提高、維護(hù)簡單、工作壽命延長，因?yàn)榈蜏刂评湎到y(tǒng)和復(fù)雜掃描裝置常常是紅外系統(tǒng)的故障源。非致冷探測器的靈敏度(D)比低溫碲鎘汞要小1 個量級以上，但是以大的焦平面陣列來彌補(bǔ)，便可和第一代MCT探測器爭雄。對許多應(yīng)用，特別是監(jiān)視與夜視而言已經(jīng)足夠。廣闊的準(zhǔn)軍事和民用市場更是它施展拳腳的領(lǐng)域。為避免大量投資，把硅集成電路工藝引入低成本、非制冷紅外探測器開發(fā)生產(chǎn)，制造大型高密度陣列和推進(jìn)系統(tǒng)集成化的信號處理，即大規(guī)模焦平面陣列技術(shù)，潛力十分巨大。正因?yàn)槿绱?，單元性能較低的熱電探測器又重新引人注目，而且可能成為21世紀(jì)最具競爭力的探測器之一。目前發(fā)展最快、前景看好的有兩類UFPA：

　　(1)熱釋電FPA。熱釋電探測器的研究早在60年代和70年代就頗為盛行，有過多種材料，較新型的有鈦酸鍶鋇(BST)陶瓷和鈦酸鈧鉛(PST)等。美國TI公司推出的328×240鈦酸鍶鋇(BST)FPA已形成產(chǎn)品，NETD優(yōu)于0.1K，有多種應(yīng)用。計(jì)劃中還有 640×480的FPA，發(fā)展趨勢是將鐵電材料薄膜淀積于硅片上，制成單片式熱釋電焦平面，有很高的潛在性能，可望實(shí)現(xiàn)1000×1000陣列的優(yōu)質(zhì)成像。

　　(2)微測輻射熱計(jì)(Microbolometer)。它是在IC-CMOS硅片上以淀積技術(shù)，用Si3N4支撐有高電阻溫度系數(shù)和高電阻率的熱敏電阻材料Vox或α-Si，做成微橋結(jié)構(gòu)器件(單片式FPA)。接收熱輻射引起溫度變化而改變阻值，直流耦合無須斬波器，僅需一半導(dǎo)體制冷器保持其穩(wěn)定的工作溫度。90年代初，由Honeywell公司首先開發(fā)，研制成工作在8μm～14μm的320×240 UFPA，并以此制成實(shí)用的熱像系統(tǒng)，NETD已達(dá)到0.1K以下，可望在近期達(dá)到0.02K。此類FPA90年代發(fā)展神速，成為熱點(diǎn)。與熱釋電UFPA 比較，微測輻射熱計(jì)采用硅集成工藝，制造成本低廉;有好的線性響應(yīng)和高的動態(tài)范圍;像元間好的絕緣而有低的串音和圖像模糊;低的1/f噪聲;以及高的幀速和潛在高靈敏度(理論NETD可達(dá)0.01K)。其偏置功率受耗散功率限制和大的噪聲帶寬不足以與熱釋電相比。

　　再結(jié)合載機(jī)和目標(biāo)空間運(yùn)動的幾何關(guān)系方程組，聯(lián)立可迭代求解目標(biāo)的距離和速度初值，然后根據(jù)公式(6)可對目標(biāo)的后續(xù)采樣點(diǎn)進(jìn)行遞推求解，這為滿足實(shí)時解算打下了基礎(chǔ)。還可用濾波算法來進(jìn)行平滑和外推處理，提高精度。

　　通過紅外探測器測量目標(biāo)在兩個波段、兩個采樣時刻上的輻射通量，就可以解算出目標(biāo)距離和徑向速度。

　　2.3 紅外探測發(fā)展前景

　　為了滿足紅外信息獲取技術(shù)發(fā)展需求，美國等發(fā)達(dá)國家在頻譜波段上積極探索。無縫隙探測”.在微波/毫米波、可見光/中波紅外/長波紅外等波段探測方面取得了很大迸展.

　　2.3.1 紅外焦平面陣列技術(shù)

　　首先在美國、法國等發(fā)達(dá)國家，基于窄禁帶半導(dǎo)體蹄福汞材料的單波段紅外焦平面器件技術(shù)已經(jīng)成熟，以288×4元長波和256×256元中波為代表的焦平面器件已基本取代了多元光導(dǎo)線列通用組件.256×256元蹄福汞焦平面探測器已實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用.并已經(jīng)向更大規(guī)模的凝視型面誶焦平面探測器、雙色探測器發(fā)展. 長波器件已達(dá)到256×256元的規(guī)模，中、短波器件達(dá)到了512×512元甚至2048×2048元的規(guī)模，長線陣的掃描型焦平面因其在空問對地觀測方面需求而受到高度重視，針對不同應(yīng)用目標(biāo)，1500遠(yuǎn)紅外中長波、3000遠(yuǎn)紅外短波、4000遠(yuǎn)紅外長波以及6000遠(yuǎn)紅外中、短波長線列焦平面器件紛紛問世。

　　紅外焦平面器件技術(shù)，不但要發(fā)展基于材料溫度特性的硅Bolometer和鐵電材料熱釋電或熱容性紅外焦平面器件，還要著力發(fā)展基于微光機(jī)電技術(shù)的熱機(jī)械應(yīng)變式紅外焦平面器件。同時通過新型材料的探索，將優(yōu)異的器件結(jié)構(gòu)和材料特性有效地組合構(gòu)成性能更為優(yōu)越的焦平面器件，形成了當(dāng)前發(fā)展的重要方向之一.例如，法國的大型紅外焦平面陣列(TRFPA)和雙波段紅外焦平面陣列技術(shù)以及小像素非晶硅非制冷探測器技術(shù)研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展.

　　2.3.2 紅外電子物理

　　紅外光電子物理發(fā)展的一個焦點(diǎn)就是紅外焦平面相關(guān)的物理問題。如以蹄福汞材料為主要研究對象的窄禁帶半導(dǎo)體物理已獲得很好的發(fā)展，直接支撐了以蹄福汞為代表的紅外焦平面技術(shù)}而基于半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)、納米結(jié)構(gòu)能帶工程的了帶物理也正在快速發(fā)展，有力地推進(jìn)了以量子阱紅外探測器及其它量子器件為代表的新一類焦平面技術(shù)，以光電物理為基礎(chǔ)的新型紅外探測應(yīng)用材料與物理研究也在近年變得十分活躍。紅外光電子物理已成為主要研究在紅外波段能量范圍內(nèi)電磁輻射與物質(zhì)相互作用，研究紅外輻射和探測的原理與機(jī)制，探索新的材料和器件，為紅外光電子技術(shù)提供科學(xué)基礎(chǔ)以及直接應(yīng)用的熱門學(xué)科.

　　到目前為止，紅外預(yù)警探測系統(tǒng)集紅外探測器技術(shù)、制冷技術(shù)和光電技術(shù)、信號處理技術(shù)、自動控制技術(shù)于一體，以無源方式工作，自身隱蔽性好抗干擾能力強(qiáng)探測目標(biāo)范圍廣，已逐漸成為對來襲威脅目標(biāo)預(yù)警的主要手段之一.

　　2.3.3 雙波段探測

　　單一波段紅外探測系統(tǒng)會由于目標(biāo)偽裝，環(huán)境干擾等因素導(dǎo)致其探測能力和準(zhǔn)確度下降，面雙波段探測器件不但可以提高系統(tǒng)對假目標(biāo)的鑒別能力，還可以降低系統(tǒng)的闌值電平，提高系統(tǒng)的探測距離等，所以雙波段探測具有較好地發(fā)展前景。例如，法國。斯皮拉爾”艦用紅外警戒系統(tǒng)和荷蘭的IRSCAN等都采用的是雙波段探測.

　　2.3.4 復(fù)合探測

　　由于紅外焦平面陣列技術(shù)已由單像元單色發(fā)展到雙色，并向三色、四色的方向發(fā)展，預(yù)計(jì)年前將獲得超光譜應(yīng)用的能力.目前雙色凝視焦平面陣列的野外測試已在進(jìn)行.同時采用光譜濾波器線陣多色焦平面可實(shí)現(xiàn)覆蓋可見光到長波紅外的探測，其光譜段已可多達(dá)數(shù)十個到數(shù)百個。美國波音飛機(jī)公司電子系統(tǒng)和導(dǎo)彈防御部在這方面的研究已取得了很大的進(jìn)展，波音/羅克威爾的遙感器用HgCdT-e多光譜紅外焦平面PACE一1已達(dá)1024×1024元，Hawaii一2采用 2048×2048元陣列已研制出來，其像元尺寸小達(dá)18×18。

　　采用雷達(dá)、紅外、紫外、激光等技術(shù)的綜合型復(fù)合光電探測器系統(tǒng)，并不斷拓展其響應(yīng)頻譜范圍，降低虛警率和提高多傳感器數(shù)據(jù)融合能力，才能滿足未來戰(zhàn)場的需要.例如，美國空軍研制的復(fù)合告警器，可同時探測紅外、可見光、紫外及射頻威脅.

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