激光焦平面探测器组件工作寿命评估方法

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作者 梁晨宇 周小燕 +4 位作者 孔繁林 路小龙 邹红强 李龙 柯尊贵 《半导体技术》 2025年第8期869-872,共4页

激光焦平面探测器组件作为激光三维成像系统的核心组成部分,需要具备高可靠性和长使用寿命。通过故障模式、影响及危害性分析(FMECA)系统识别了激光焦平面探测器组件的寿命薄弱环节,深入剖析了影响其寿命的主要因素,并提出以薄弱环节替... 激光焦平面探测器组件作为激光三维成像系统的核心组成部分,需要具备高可靠性和长使用寿命。通过故障模式、影响及危害性分析(FMECA)系统识别了激光焦平面探测器组件的寿命薄弱环节,深入剖析了影响其寿命的主要因素,并提出以薄弱环节替代整体产品进行寿命评估的方法。针对激光焦平面探测器组件存在长寿命周期与试验样本量有限的特点,提出了一种k/n可靠性建模方法。基于正常应力下的小样本寿命试验,利用像元寿命数据实现对探测器整体寿命的推导计算。试验结果表明,k/n模型能够在较小样本量条件下对激光焦平面探测器组件工作寿命进行评估,有助于解决此类产品研制周期短、试验样本少的难题。 展开更多

关键词 激光焦平面探测器组件 薄弱环节 k/n模型 小样本 工作寿命

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32×32 Si盖革模式激光焦平面探测器 被引量：4

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作者 王江 王鸥 +5 位作者 刘向东 袁利 柯尊贵 郝昕 覃文治 杨赟秀 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期665-670,共6页

为了满足350 nm~1100 nm波长范围内远距离及微弱激光3维成像探测的需求,提出了一种规模为32×32的盖革模式硅激光焦平面阵列探测器,它主要由硅雪崩光电二极管阵列、读出电路芯片、微透镜阵列、半导体制冷器、引脚网格阵列壳体等元... 为了满足350 nm~1100 nm波长范围内远距离及微弱激光3维成像探测的需求,提出了一种规模为32×32的盖革模式硅激光焦平面阵列探测器,它主要由硅雪崩光电二极管阵列、读出电路芯片、微透镜阵列、半导体制冷器、引脚网格阵列壳体等元件组成。硅雪崩光电二极管焦平面阵列采用拉通型N^(+)-Π_(1)-P^(-)-Π_(2)-P^(+)结构,工作在盖革模式下,通过Si片背面抛磨减薄及盲孔刻蚀技术,实现了纤薄光敏区的加工;读出电路采用主动模式淬灭设计,使电路单元的死时间控制在50 ns以内,并利用一种带相移技术的时间数字转换电路优化方案,在满足时间分辨率不大于2 ns的同时,降低了读出电路芯片的功耗。结果表明,在反向过偏电压14 V、工作温度-40℃的条件下,该探测器在850 nm的目标波长可实现20.7%的平均光子探测效率与0.59 kHz的平均暗计数率,时间分辨率为1 ns,有效像元率优于97%。该研究为纤薄型背进光Si基激光焦平面探测器的研制提供了参考。 展开更多

关键词 传感器技术 雪崩焦平面探测器 盖革模式 硅 激光3维成像

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数字化中波红外焦平面探测器组件研究进展 被引量：10

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作者 白丕绩 赵俊 +4 位作者 韩福忠 李立华 王博 姚立斌 李敏 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期15-22,共8页

介绍了美国、以色列、法国等西方发达国家在数字化中波红外焦平面探测器方面的研究现状及发展趋势。从数字读出电路(ROIC)角度出发,阐述了上述三个发达国家开发的列级ADC数字化中波红外焦平面探测器的最新研究成果。在SWaP概念牵引下,... 介绍了美国、以色列、法国等西方发达国家在数字化中波红外焦平面探测器方面的研究现状及发展趋势。从数字读出电路(ROIC)角度出发,阐述了上述三个发达国家开发的列级ADC数字化中波红外焦平面探测器的最新研究成果。在SWaP概念牵引下,以色列、法国都推出了小像元(中心距为10μm及以下)、高温工作、数字化输出的百万像素中波红外焦平面探测器组件。最后介绍了昆明物理研究所在数字化红外焦平面探测器组件研究方面取得的最新进展。昆明物理研究所突破列级ADC数字读出电路关键技术后,研制出一系列中心距(15μm、20μm、25μm)的640×512列级ADC数字化中波红外焦平面探测器组件,主要技术指标与国外同类数字化中波红外焦平面探测器组件相当。 展开更多

关键词 列级ADC数字读出电路 中波焦平面 数字化制冷红外探测器组件

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环孔工艺的碲镉汞长波红外576×6焦平面探测器组件 被引量：2

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作者 姚英 庄继胜 +5 位作者 邹继鑫 姬荣斌 朱颖峰 陈晓屏 范宏波 蔡毅 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期417-420,共4页

碲镉汞长波红外576×6焦平面探测器组件是高性能热像仪的核心组件.本文中作者完成了碲镉汞长波红外576×6焦平面探测器组件的设计,利用环孔技术制备出576×6焦平面探测器芯片,经过杜瓦封装、配斯特林制冷机后成为实用的探... 碲镉汞长波红外576×6焦平面探测器组件是高性能热像仪的核心组件.本文中作者完成了碲镉汞长波红外576×6焦平面探测器组件的设计,利用环孔技术制备出576×6焦平面探测器芯片,经过杜瓦封装、配斯特林制冷机后成为实用的探测器组件.性能参数测试表明:典型的探测率达到1.79×1011cm Hz1/2/W,非均匀性达到14.6%,盲元率达到6.0%,并完成探测器组件的实验室演示成像. 展开更多

关键词 环孔技术 碲镉汞 长波红外 576×6焦平面探测器组件

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用激光调阻法提高线列光导PbS焦平面探测器性能

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作者 侯治锦 司俊杰 +3 位作者 王巍 吕衍秋 彭震宇 张国栋 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期400-404,共5页

首次在国内报道了用激光调阻法提高线列1×128光导PbS红外焦平面探测器性能的研究成果.针对PbS探测器芯片的特点,用激光调阻法对采用负载电阻分流型电路的焦平面探测器的背景输出电平进行平坦化研究.实验结果表明,用激光调阻使背景... 首次在国内报道了用激光调阻法提高线列1×128光导PbS红外焦平面探测器性能的研究成果.针对PbS探测器芯片的特点,用激光调阻法对采用负载电阻分流型电路的焦平面探测器的背景输出电平进行平坦化研究.实验结果表明,用激光调阻使背景电平平坦化之后,通过优化器件的工作参数,探测器平均黑体响应率由4.45×106V/W提高到8.82×106V/W;平均黑体探测率由6.52×109cm·Hz1/2·W-1提高到1×1010cm·Hz1/2·W-1;动态范围由46 dB提高到52 dB.研究结果为今后的薄膜型焦平面探测器实用化提供了参考. 展开更多

关键词 激光调阻 红外焦平面探测器 硫化铅 背景输出电平平坦化

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激光辐照碲镉汞红外焦平面探测器的热应力损伤研究 被引量：2

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作者 夏润秋 刘洋 +2 位作者 张悦 牛春晖 吕勇 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期751-756,共6页

基于碲镉汞红外焦平面探测器的结构与其材料热力学相关特征,描述了激光辐照碲镉汞红外焦平面探测器造成的损伤机理。根据相关的辐照环境和条件,通过有限元分析法建立了三维仿真模型。基于COMSOL Multiphysics软件仿真了碲镉汞红外探测... 基于碲镉汞红外焦平面探测器的结构与其材料热力学相关特征,描述了激光辐照碲镉汞红外焦平面探测器造成的损伤机理。根据相关的辐照环境和条件,通过有限元分析法建立了三维仿真模型。基于COMSOL Multiphysics软件仿真了碲镉汞红外探测器受到波长10.6μm的激光辐照时,探测器各部分的温度变化及应力变化情况;通过数值分析方法,比较了碲镉汞探测器在经过光斑面积相同。功率不同的激光辐照后,其表面径向及内部轴向的温度场变化及应力场变化情况。仿真结果表明:在经过106 W/cm2的连续激光辐照后碲镉汞探测器表面温度与应力快速升高,造成探测器表面损伤,同时探测器被辐照部位的温度变化也导致其内部局部应力值变化。将碲镉汞探测器的应力损伤阈值及变化趋势与文献中相关实验数据进行对比,发现二者结果基本一致,验证了模型的可行性。 展开更多

关键词 激光 热应力损伤 MCT焦平面探测器 有限元

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国外红外焦平面探测器组件可靠性研究综述 被引量：5

7

作者 张莹 刘塑 《红外技术》 CSCD 北大核心 2012年第3期134-139,共6页

介绍了国外焦平面探测器组件可靠性研究的主要特点和内容。焦平面探测器组件的主要制造商,建立了较完善的可靠性保证体系,可靠性研究融入设计与制造全过程,是基于过程的可靠性研究。在研制阶段进行失效模式的充分暴露与加速试验研究;批... 介绍了国外焦平面探测器组件可靠性研究的主要特点和内容。焦平面探测器组件的主要制造商,建立了较完善的可靠性保证体系,可靠性研究融入设计与制造全过程,是基于过程的可靠性研究。在研制阶段进行失效模式的充分暴露与加速试验研究;批生产阶段进行工艺优化,并降低系统成本;建立数据库,进行可靠性评估方法研究。 展开更多

关键词 焦平面探测器组件 可靠性 加速试验

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红外焦平面探测器组件老化试验系统的研制 被引量：2

8

作者 张研 赵玲 王南 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2012年第7期766-769,共4页

介绍了红外焦平面探测组件老化试验系统的研制,该系统能够在无人值守情况下自动完成多种预设的老化试验。试验结果表明系统在提高试验效率同时还具有良好的稳定性和可扩展性,易于推广应用,为红外焦平面探测器组件的筛选和老化试验提供... 介绍了红外焦平面探测组件老化试验系统的研制,该系统能够在无人值守情况下自动完成多种预设的老化试验。试验结果表明系统在提高试验效率同时还具有良好的稳定性和可扩展性,易于推广应用,为红外焦平面探测器组件的筛选和老化试验提供了技术平台。 展开更多

关键词 红外焦平面探测器组件 老化试验 筛选

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空间遥感用近红外InGaAs焦平面组件(英文) 被引量：8

9

作者 龚海梅 唐恒敬 +9 位作者 李雪 张可锋 李永富 李淘 宁锦华 汪洋 缪国庆 宋航 张永刚 方家熊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期574-582,共9页

介绍了InGaAs PIN探测器的结构和主要性能指标,综述了InGaAs探测器的研究进展,特别是我国空间遥感用高均匀性长线列InGaAs焦平面组件的关键技术和主要性能结果。近年来,我国空间遥感用InGaAs得到了较快发展,研制出光谱响应为0.9～1.7μ... 介绍了InGaAs PIN探测器的结构和主要性能指标,综述了InGaAs探测器的研究进展,特别是我国空间遥感用高均匀性长线列InGaAs焦平面组件的关键技术和主要性能结果。近年来,我国空间遥感用InGaAs得到了较快发展,研制出光谱响应为0.9～1.7μm的正照射和背照射256×1元InGaAs线列焦平面组件,室温下其峰值响应率分别为7.8×1011cm·Hz1/2/W和4.5×1011cm·Hz1/2/W,而且利用正照射256×1元InGaAs线列焦平面组件实现了扫描成像,图像清晰。此外,研制了光谱响应延展至2.4μm的256×1元InGaAs线列焦平面组件,其室温下峰值探测率为2.5×1010cm·Hz1/2/W。这些研究结果为下一步更长线列焦平面组件的研制提供了坚实的基础,同时器件的性能需要进一步提高,以满足空间遥感应用的要求。 展开更多

关键词 INGAAS 焦平面组件 红外探测器 空间应用

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中波2048元长线列碲镉汞焦平面杜瓦组件 被引量：5

10

作者 王小坤 曾智江 +4 位作者 朱三根 李言谨 胡晓宁 何力 丁瑞军 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期611-614,共4页

2048元碲镉汞焦平面由8个中波256×1元芯片和8个光伏信号硅读出电路模块交错排列组成,与8个微型滤光片以桥式结构直接耦合后封装在全金属微型杜瓦内,形成了中波2048元长线列碲镉汞红外探测器件组件。基本解决了2048元焦平面杜瓦组... 2048元碲镉汞焦平面由8个中波256×1元芯片和8个光伏信号硅读出电路模块交错排列组成,与8个微型滤光片以桥式结构直接耦合后封装在全金属微型杜瓦内,形成了中波2048元长线列碲镉汞红外探测器件组件。基本解决了2048元焦平面杜瓦组件的关键技术,即高均匀性和一致性的焦平面模块技术、高精度的拼接技术、高可靠性的模块及其封装技术。对降低背景辐射和光串、降低组件的寄生热负载、提高组件的可靠性等方面采取了一系列措施,使研制的组件获得了良好的性能,并进行了一系列空间适应性实验,实验前后的组件性能未发生明显变化,满足工程化应用要求。 展开更多

关键词 红外焦平面探测器 杜瓦组件 长线列

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长波QWIP-LED量子阱红外探测器杜瓦研制 被引量：1

11

作者 陈俊林 王小坤 +4 位作者 曾智江 孙闻 张冬冬 甄红楼 李雪 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期846-850,共5页

在用于封装长波QWIP-LED量子阱探测器的杜瓦研制中,详细阐明了一种用于封装长波QWIP-LED量子阱红外探测器的结构,结构采用侧罩式设计,光信号从红外窗口进入,近红外窗口透出,提出了一种探测器胶接在管座上,管座整体再螺接在冷头的方法,... 在用于封装长波QWIP-LED量子阱探测器的杜瓦研制中,详细阐明了一种用于封装长波QWIP-LED量子阱红外探测器的结构,结构采用侧罩式设计,光信号从红外窗口进入,近红外窗口透出,提出了一种探测器胶接在管座上,管座整体再螺接在冷头的方法,提高探测器的互换性,通过热适配设计,降低低温应力对探测器影响,选择低冷损的TC4材料,降低杜瓦漏热,基本解决了长波QWIP-LED量子阱探测器杜瓦组件的关键技术,性能指标达标,成像效果良好,达到工程封装要求。 展开更多

关键词 红外焦平面探测器 杜瓦组件 QWIP-LED 红外上转换

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紫外CCD焦平面组件的设计与分析

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作者 于向阳 《机械设计》 CSCD 北大核心 2015年第12期97-100,共4页

针对紫外电荷耦合器件(Charge-Coupled Device,CCD)探测器裸片不能够用于空间探测的难题,首先提出CCD探测器裸片的定位与导热方案,设计出对应的CCD探测器组件和在此基础上的CCD焦平面组件,然后进行了结构、热的有限元仿真和试验验证分... 针对紫外电荷耦合器件(Charge-Coupled Device,CCD)探测器裸片不能够用于空间探测的难题,首先提出CCD探测器裸片的定位与导热方案,设计出对应的CCD探测器组件和在此基础上的CCD焦平面组件,然后进行了结构、热的有限元仿真和试验验证分析。结果表明,CCD探测器裸片的定位、导热方案合理,设计出的CCD焦平面组件能够满足空间紫外遥感的应用。 展开更多

关键词 CCD探测器 焦平面组件 有限元 设计与分析

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12.5μm长线列碲镉汞焦平面杜瓦组件 被引量：6

13

作者 夏王 王小坤 +5 位作者 林春 曹妩媚 孙闻 郝振怡 李言谨 丁瑞军 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期389-392,共4页

256×2碲镉汞焦平面模块由2个256×1元芯片和2个光伏信号硅读出电路模块平行对称组成,并分别与2个不同波段的微型滤光片以架桥式结构直接耦合后封装在全金属微型杜瓦内,形成了长波256×2长线列碲镉汞红外探测器件组件。基... 256×2碲镉汞焦平面模块由2个256×1元芯片和2个光伏信号硅读出电路模块平行对称组成,并分别与2个不同波段的微型滤光片以架桥式结构直接耦合后封装在全金属微型杜瓦内,形成了长波256×2长线列碲镉汞红外探测器件组件。基本解决了256×2焦平面杜瓦组件的关键技术,即高精度的组装技术、器件在冷平台上的热失配设计技术和高可靠性封装技术。对抑制杂散光、降低背景辐射、提高组件的可靠性等方面采取了一系列措施,使研制的碲镉汞焦平面器件获得了良好的性能,并进行了一系列空间适应性实验,实验前后的组件性能未发生明显变化,满足工程化应用的要求。 展开更多

关键词 长波 红外焦平面探测器 碲镉汞 杜瓦组件

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激光束感应电流法研究HgCdTe电活性缺陷和焦平面器件的光电特性 被引量：1

14

作者 茅文英 孙全 +2 位作者 褚君浩 赵军 王令名 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期259-262,共4页

用高分辨率的、非破坏的光学表征技术的激光束感应电流研究碲镉汞 (MCT)晶片中电活性缺陷和光伏型红外碲镉汞焦平面器件及光伏型硅光电器件 P- N结光电特性 ,实验表明在 MCT晶片中探测到激光束感应电流 ,在光伏型 P- N结构的器件中 ,观... 用高分辨率的、非破坏的光学表征技术的激光束感应电流研究碲镉汞 (MCT)晶片中电活性缺陷和光伏型红外碲镉汞焦平面器件及光伏型硅光电器件 P- N结光电特性 ,实验表明在 MCT晶片中探测到激光束感应电流 ,在光伏型 P- N结构的器件中 ,观察到周期结构的激光束感应电流分布 .定性地观察激光束感应电流图谱以及定量地分析单个 P- 展开更多

关键词 红外焦平面器件 P-N结 激光束感应电流 光电特性 红外探测器

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数字化红外焦平面技术 被引量：15

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作者 姚立斌 陈楠 +4 位作者 张济清 纪忠顺 钟昇佑 李正芬 韩庆林 《红外技术》 CSCD 北大核心 2016年第5期357-366,共10页

数字化红外焦平面技术是从探测器起所有信号处理都在数字域完成的红外热成像技术,是目前国际上最先进的新一代红外焦平面技术。通过将模拟-数字转换器(ADC)集成到读出电路中实现数字读出,配合数字传输和数字图像处理形成数字化红外焦平... 数字化红外焦平面技术是从探测器起所有信号处理都在数字域完成的红外热成像技术,是目前国际上最先进的新一代红外焦平面技术。通过将模拟-数字转换器(ADC)集成到读出电路中实现数字读出,配合数字传输和数字图像处理形成数字化红外焦平面技术。通过中波640×512数字化红外焦平面探测器读出电路、成像组件以及数字化红外焦平面热像仪的设计和测试,表明数字化红外焦平面技术具有接口简单、高抗干扰、高通道隔离度、低读出噪声、高传输带宽、高线性度、高稳定性等特点,是红外热成像系统的技术发展趋势。 展开更多

关键词 数字化读出电路 数字化焦平面 探测器组件 数字成像组件

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大视场激光探测与告警技术 被引量：18

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作者 吴新宇 陈拥军 +1 位作者 张华达 龚惠兴 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2004年第7期5-7,共3页

利用四路红外非制冷焦平面探测器、大视场光学系统、窄带滤光片和信号处理系统,构成了凝视成像激光探测与告警系统.光学系统采用三片式结构的广角镜头来实现大视场;使用先进的非球面光学设计技术,并以FPGA完成探测器响应信号的非均匀校... 利用四路红外非制冷焦平面探测器、大视场光学系统、窄带滤光片和信号处理系统,构成了凝视成像激光探测与告警系统.光学系统采用三片式结构的广角镜头来实现大视场;使用先进的非球面光学设计技术,并以FPGA完成探测器响应信号的非均匀校正,以改善像质;通过光学系统的畸变校正,提高激光的探测方向精度;利用激光和背景强度之间的反差,通过激光目标检测算法进行告警.实验表明,该系统能在127°视场范围内对波长为1.315μm, 2.7μm, 3.8μm, 10.6μm的4种激光进行告警,探测功率密度范围为0.05～50mW/cm2,探测方向精度可达1°. 展开更多

关键词 激光告警 激光探测 窄带滤光片 红外焦平面探测器

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空间大规模CMOS面阵焦平面拼接技术 被引量：9

17

作者 雍朝良 林剑春 +1 位作者 赵明 陈凡胜 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第10期2561-2566,共6页

为了提高空间遥感器的时间分辨率,采用更大规模的红外焦平面阵列和可见焦平面阵列是未来高时间分辨率空间遥感的发展趋势。目前,由于大规模阵列探测器受到CMOS工艺的限制,不能满足空间高时间分辨率发展的要求。为了满足大规模焦平面遥... 为了提高空间遥感器的时间分辨率,采用更大规模的红外焦平面阵列和可见焦平面阵列是未来高时间分辨率空间遥感的发展趋势。目前,由于大规模阵列探测器受到CMOS工艺的限制,不能满足空间高时间分辨率发展的要求。为了满足大规模焦平面遥感应用的要求,提出了一种大规模阵列焦平面机械的拼接方法。该方法采用精密压电陶瓷电机,完成探测器焦平面的微米量级位置调整,并通过激光测距仪测量以及计算机平面拟合来确定探测器焦平面的空间位置,进而实现了大规模非连续CMOS焦平面阵列的机械式拼接。 展开更多

关键词 探测器拼接 焦平面 激光测距

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InGaAs单光子雪崩焦平面研究进展(特邀) 被引量：4

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作者 崔大健 敖天宏 +4 位作者 奚水清 张承 高若尧 袁俊翔 雷勇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期1-11,共11页

雪崩光电二极管(APD)是一种高灵敏度光电器件。按照工作电压的不同可分为线性APD和盖革APD。其中,盖革APD的工作电压高于击穿电压,利用半导体材料内部载流子的高雪崩增益可实现单光子级信号探测,也被称为单光子雪崩光电二极管(SPAD)。In... 雪崩光电二极管(APD)是一种高灵敏度光电器件。按照工作电压的不同可分为线性APD和盖革APD。其中,盖革APD的工作电压高于击穿电压,利用半导体材料内部载流子的高雪崩增益可实现单光子级信号探测,也被称为单光子雪崩光电二极管(SPAD)。InGaAs材料SPAD在0.9~1.7μm光谱范围内有高量子效率,是1.06、1.55μm主动激光探测的理想探测器。通过将高效率InGaAs SPAD阵列芯片与CMOS计时/计数读出电路芯片集成封装,制备的雪崩焦平面探测器可对光子信号进行时间量化,在三维激光雷达、远距离激光通信、稀疏光子探测等领域有广泛应用。介绍了InGaAs单光子雪崩焦平面的器件结构及基本原理,在此基础上回顾了国内外雪崩焦平面技术的研究进展,并对未来发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 INGAAS 单光子探测器 雪崩焦平面 三维激光成像 激光通信

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第二届全国先进焦平面技术研讨会论文摘要

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《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2006年第11期1079-1086,共8页

关键词 上海技术物理研究所 中国科学院 中科院 红外焦平面探测器 碲镉汞器件 焦平面技术 非均匀性校正 焦平面组件 非平衡载流子寿命 少子寿命 AlGaN 响应率 摘要 红外物理 研讨会

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中波高重频激光干扰非线性响应现象试验研究

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作者 吴军勇 陈念江 +5 位作者 韩隆 谢桂娟 褚凡忠 李宝 魏磊 赵长松 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期846-852,共7页

针对中波探测器被中波高重频激光干扰时出现的非线性问题,设计了中波高重频激光器干扰制冷型中波HgCdTe焦平面探测器的干扰试验,分析了干扰出现的非线性响应输出现象,并得到了中波HgCdTe焦平面探测器干扰出现非线性响应时的阈值。

关键词 中波高重频激光 非线性响应 HgCdTe焦平面探测器

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