40 K双波段长波探测器冷箱封装技术研究

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作者 王小坤 陈俊林 +2 位作者 罗少博 曾智江 李雪 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期41-51,共11页

冷光学技术是弱目标及多光谱红外探测的重要支撑技术。为了实现低温光学系统温度精确控制和防污染,一般多将低温光学与探测器集成在冷箱内。某高光谱相机需要1个320×64量子阱探测器和1个320×64 II类超晶格探测器共面拼接,集... 冷光学技术是弱目标及多光谱红外探测的重要支撑技术。为了实现低温光学系统温度精确控制和防污染,一般多将低温光学与探测器集成在冷箱内。某高光谱相机需要1个320×64量子阱探测器和1个320×64 II类超晶格探测器共面拼接,集成双波段微型滤光片,形成长波双波段探测杜瓦组件,探测器工作所需的40 K低温环境由脉管制冷机提供。杜瓦采用无窗口设计,并通过柔性波纹管将杜瓦外壳与冷箱外壳集成,以实现气密性集成和光校调节。针对40 K温区双波段探测器封装的三维拼接、探测器及滤光片的低应力封装、制冷机与探测器的高效热传输等难点,对探测器的三维拼接、40 K温区高效热传输、探测器低应力集成的热层结构、低应力滤光片支撑、杜瓦与制冷机耦合等进行研究,创新性提出了三点Z向调节拼接方法、探测器Al2O3载体复合钼基板和钼冷平台的热层结构、双波段滤光片集成的钼支撑结构、带应力隔离的冷平台与制冷机过盈装配的耦合方法,最终实现了40 K温区下双波段探测器平面度优于±2.06μm(RMS)、探测器的低温应力小于22.06 MPa、双波段滤光片低温形变小于8.55μm、探测器与制冷机温度梯度为2.6 K。40 K长波双波段红外探测器冷箱杜瓦组件经过2000 h通电老练和300次开关机试验验证,试验前后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 杜瓦 冷光学 量子阱 二类超晶格 40 K温区

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冷光学用大口径2 k×2 k红外探测器组件封装技术

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作者 朱海勇 曾智江 +6 位作者 孙闻 赵振力 范广宇 季鹏 张启 庄馥隆 李雪 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期73-82,共10页

大面阵和长线列红外探测器已成为下一代红外探测器的发展方向之一,针对于大面阵探测器低温封装的难点,提出了一种大面阵探测器组件封装结构。对组件低形变窗口支撑结构、低噪声冷平台结构以及低漏热兼高可靠性的引线键合工艺等方面进行... 大面阵和长线列红外探测器已成为下一代红外探测器的发展方向之一,针对于大面阵探测器低温封装的难点,提出了一种大面阵探测器组件封装结构。对组件低形变窗口支撑结构、低噪声冷平台结构以及低漏热兼高可靠性的引线键合工艺等方面进行了研究,以中波红外2 k×2 k探测器组件为研究对象,通过200 K窗口低温光学设计和低形变窗口帽支撑方式实现组件低背景杂散光抑制设计和窗口形变控制。采用SiC基板实现探测器工作温度波动控制和噪声抑制,5 min内探测器温度波动小于0.1 K,噪声等效温差(NETD)小于20 mK。为了降低引线漏热和增强引线可靠性,采用铂铱丝键合工艺,引线漏热相较于金丝和硅铝丝下降至1/10,制冷机功率由72 W降至39 W。引线随组件通过随机和正弦力学试验考核。解决了大面阵探测器封装中杂散光、大口径窗口形变、探测器噪声、引线漏热和强度等一系列问题,该组件已成功运用于某项目2 k×2 k探测器封装中。 展开更多

关键词 红外探测器 2 k×2 k 铂铱丝 杜瓦组件

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微型近红外物联网节点的传感器输出数字化应用研究 被引量：8

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作者 魏杨 王绪泉 +4 位作者 魏永畅 刘煦 黄张成 黄松垒(指导) 方家熊(指导) 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期31-36,共6页

物联网光谱分析技术的兴起,推动近红外光谱传感器向着微型化、数字化和智能化方向发展。针对InGaAs焦平面数字化、智能化的发展需求,研究InGaAs光谱组件输出数字化方案。设计一种集成自研ADC的数字化光谱传感电路,并研制了新型微型近红... 物联网光谱分析技术的兴起,推动近红外光谱传感器向着微型化、数字化和智能化方向发展。针对InGaAs焦平面数字化、智能化的发展需求,研究InGaAs光谱组件输出数字化方案。设计一种集成自研ADC的数字化光谱传感电路,并研制了新型微型近红外光谱节点。该节点内部集成202个有效光谱通道,波长范围为900~1 700 nm,光谱分辨率优于16 nm,波长准确性小于1 nm,波长重复性优于0.3 nm,节点系统信噪比约为500:1,帧扫描时间约3 ms。研究结果表明:该微型物联网光谱节点满足近红外光谱分析实际应用需求,为传感器片上数字化输出发展和近红外光谱分析物联网应用提供技术支持。 展开更多

关键词 物联网节点 数字化 近红外 InGaAs焦平面

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集成双热电致冷器超长线列InGaAs组件封装技术 被引量：3

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作者 徐勤飞 刘大福 +5 位作者 徐琳 张晶琳 曾智江 范崔 李雪 龚海梅 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期124-130,共7页

为了实现大视场、高空间分辨率、高光谱分辨率的指标要求,通常采用多模块拼接的技术方案,实现超长线列的组件。通过两个热电致冷器的拼接实现120 mm长度的大冷面,通过多个模块拼接实现4000元长线列InGaAs短波红外探测器组件的封装。同... 为了实现大视场、高空间分辨率、高光谱分辨率的指标要求,通常采用多模块拼接的技术方案,实现超长线列的组件。通过两个热电致冷器的拼接实现120 mm长度的大冷面,通过多个模块拼接实现4000元长线列InGaAs短波红外探测器组件的封装。同时针对超长线列温度均匀性实现、拼接焦平面的共面性、拼接的工程可靠性开展研究,通过热电致冷器的拼接、热分析、冷板材料的选择、零件公差控制及微调节等技术手段,在工程上实现了超大冷面的温度均匀性控制在±0.4℃以内;焦平面的共面性控制在±0.020 mm以内。封装的超长线列InGaAs短波红外组件通过了冲击和随机振动实验,实验前后焦平面的共面性无明显变化,实现了清晰的地面成像。 展开更多

关键词 超长线列 InGaAs探测器组件 热电致冷器 拼接 共面

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微型长波近红外物联网节点及实验研究 被引量：10

5

作者 王绪泉 黄松垒 +3 位作者 于月华 叶捷敏 邵秀梅 方家熊 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期42-46,共5页

研制基于线性渐变滤光片和InGaAs焦平面的微型化物联网节点,实现长波近红外光谱数据的采集和无线传输,针对节点的波长范围、分辨率、波长准确性和波长稳定性等参数指标开展性能研究实验.实验结果表明,节点的波长范围为950~1 700 nm,光... 研制基于线性渐变滤光片和InGaAs焦平面的微型化物联网节点,实现长波近红外光谱数据的采集和无线传输,针对节点的波长范围、分辨率、波长准确性和波长稳定性等参数指标开展性能研究实验.实验结果表明,节点的波长范围为950~1 700 nm,光谱分辨率随波长增加而增大,约为峰值波长的1%,与滤光片特性相符,波长准确性优于1.3 nm,波长重复性优于0.1 nm,可以满足物联网中的近红外光谱分析应用需求. 展开更多

关键词 光谱学 物联网节点 InGaAs焦平面阵列 线性渐变滤光片 无线通信

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一种新型单片集成光谱传感器的波长定标方法（英文） 被引量：5

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作者 张亚光 庄新港 +4 位作者 王绪泉 刘俊良 方家熊 邵秀梅 王丽丽 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期15-19,共5页

新型短波红外单片集成光谱传感器(MCSS)是光谱传感物联网的核心感知部件.提出了一种MCSS的波长定标方法,根据相对光谱响应度和波长分配原则把相邻像素组成一个定标通道.分别采用MCSS和两款商用光谱仪测量标准物质的光谱.实验结果表明,... 新型短波红外单片集成光谱传感器(MCSS)是光谱传感物联网的核心感知部件.提出了一种MCSS的波长定标方法,根据相对光谱响应度和波长分配原则把相邻像素组成一个定标通道.分别采用MCSS和两款商用光谱仪测量标准物质的光谱.实验结果表明,平均定标偏差为1.8 nm,与一款具有相似FWHM和取样间隔的商用光谱仪接近,能够满足实际应用的需要. 展开更多

关键词 短波红外 单片集成光谱传感器 波长定标 光谱传感物联网

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512×2元InGaAs光谱传感物联网节点研制 被引量：3

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作者 柯鹏瑜 刘梦璇 +3 位作者 王绪泉 黄松垒 张永刚 方家熊 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期582-588,共7页

基于512×2元InGaAs光谱组件研制一款新型光谱传感物联网节点。针对中心距为25μm的双列小像元探测器结构,在信号处理电路中对双通道数据进行均值处理,减小了单个光敏元响应异常对系统测试结果带来的影响。实验结果表明,此节点的测... 基于512×2元InGaAs光谱组件研制一款新型光谱传感物联网节点。针对中心距为25μm的双列小像元探测器结构,在信号处理电路中对双通道数据进行均值处理,减小了单个光敏元响应异常对系统测试结果带来的影响。实验结果表明,此节点的测试波长范围为976~1700 nm,光谱分辨率达到13.5 nm,波长准确性优于3.2 nm,波长重复性优于0.3 nm,动态范围达到2300:1,吸光度重复性0.0011 AU,光源基线稳定性优于0.0001 A/h。采用多种标称酒精浓度的酒类样本对此光谱传感节点进行测试,验证其功能。 展开更多

关键词 短波红外 光谱节点 分光滤光片 INGAAS探测器

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大规模高帧频读出电路高速数据传输模型研究 被引量：3

8

作者 叶联华 刘煦 +2 位作者 李云铎 黄松垒 黄张成 《红外技术》 CSCD 北大核心 2022年第1期66-72,共7页

本文针对大规模高帧频读出电路的数字信号输出建立了高速数据传输模型。首先由集总参数模型得到传输电路3 d B带宽及响应时间常数与各器件参数之间的关系,指明了输出级MOS管的尺寸及传输线负载是决定高速时域响应特性的关键参数。进一... 本文针对大规模高帧频读出电路的数字信号输出建立了高速数据传输模型。首先由集总参数模型得到传输电路3 d B带宽及响应时间常数与各器件参数之间的关系,指明了输出级MOS管的尺寸及传输线负载是决定高速时域响应特性的关键参数。进一步采用分布参数模型,利用Elmore延时模型更精确地确定了响应时间常数的数学解析式,获得了可使带宽最大化的输出级尺寸的最优设计。仿真结果表明,在典型的64×64面阵功耗和面积约束条件下,优化后传输门和复合逻辑门两种三态传输电路的输出3 dB带宽分别可达293 MHz和395 MHz。 展开更多

关键词 大规模高帧频读出 数据传输模型 Elmore延时模型

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边积分边读出低噪声红外焦平面读出电路研究 被引量：11

9

作者 黄张成 黄松垒 +2 位作者 张伟 陈郁 方家熊 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期297-300,304,共5页

设计了一款低噪声InGaAs焦平面读出电路.提出一种新型相关双采样电路结构,可在边积分边读出模式下有效抑制积分电容(0.15 pF)的KTC噪声.电路经0.5μm 5 V Nwell CMOS工艺流片,测试结果符合设计目标,在高帧频边积分边读出模式下工作状态... 设计了一款低噪声InGaAs焦平面读出电路.提出一种新型相关双采样电路结构,可在边积分边读出模式下有效抑制积分电容(0.15 pF)的KTC噪声.电路经0.5μm 5 V Nwell CMOS工艺流片,测试结果符合设计目标,在高帧频边积分边读出模式下工作状态良好,电路噪声约1.7×10-4 V,动态范围大于80 dB. 展开更多

关键词 红外焦平面 读出电路 边积分边读出 相关双采样

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空间遥感用近红外InGaAs焦平面组件(英文) 被引量：8

10

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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低温光学用杜瓦柔性外壳结构热力特性研究 被引量：3

11

作者 陈俊林 王小坤 +4 位作者 曾智江 朱海勇 季鹏 王翰哲 胡兴健 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期52-61,共10页

为了满足低温光学系统低背景、低功耗和红外探测器制冷组件高环境适应性的要求,提出了探测器制冷组件杜瓦主体(窗口、窗口帽和引线盘)200K低温保持,与制冷机膨胀机或脉管散热面柔性绝热连接的设计思想。针对低温光学用杜瓦柔性外壳工程... 为了满足低温光学系统低背景、低功耗和红外探测器制冷组件高环境适应性的要求,提出了探测器制冷组件杜瓦主体(窗口、窗口帽和引线盘)200K低温保持,与制冷机膨胀机或脉管散热面柔性绝热连接的设计思想。针对低温光学用杜瓦柔性外壳工程应用中的特点,文中以某低温光学用长波12.5μm 2000元红外探测器杜瓦组件以例,提出了波纹管作为绝热连接的柔性外壳,重点阐述杜瓦柔性波纹管隔热、力学和相关漏热的设计,并开展不同热负载条件下波纹管热特性验证,可实现最小温度梯度为37.22K,绝热热阻为1142K/W,误差在37%。为综合评价低温光学用柔性外壳结构杜瓦组件的性能,对某低温光学用长波12.5μm 2000元探测器柔性外壳杜瓦组件开展热真空和鉴定级的力学试验考核验证,试验结果表明实现了200K低温窗口,探测器60K工作,杜瓦漏热为544mW,低温工况工作时相对于常温工况制冷机的功耗下降了53%,并通过了4g的随机力学考核,验证了低温光学用杜瓦柔性波纹管外壳模型合理可行,对于后续低温光学用杜瓦柔性外壳结构工程应用提供了重要参考。 展开更多

关键词 波纹管 杜瓦 低温光学 低温隔热 热特性

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短波红外InGaAs线性焦平面数字化输出研究（英文） 被引量：6

12

作者 魏杨 王绪泉 +2 位作者 黄张成 黄松垒 方家熊 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期257-260,268,共5页

提出了一种适用于短波红外铟镓砷线性焦平面的数字化输出研究.针对实验室自主研制出的短波红外256×1铟镓砷焦平面,结合SAR ADC的基本原理,以高分辨率、低功耗、小面积为设计原则,设计一款逐次逼近(SAR)模数转换器.ADC采用0.18μm C... 提出了一种适用于短波红外铟镓砷线性焦平面的数字化输出研究.针对实验室自主研制出的短波红外256×1铟镓砷焦平面,结合SAR ADC的基本原理,以高分辨率、低功耗、小面积为设计原则,设计一款逐次逼近(SAR)模数转换器.ADC采用0.18μm CMOS工艺流片,采用3.3 V电压供电,采样率235 KS/s,功耗460μW,信噪比66.6 dB.将ADC芯片与256×1铟镓砷焦平面在变积分时间条件下进行耦合测试.结果表明ADC芯片可以满足短波红外线列256×1铟镓砷焦平面的应用需求. 展开更多

关键词 短波红外 线列256×1铟镓砷焦平面 模数转化器 逐次逼近

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超大面阵红外探测器冷平台支撑结构研究 被引量：2

13

作者 张阳 莫德锋 +4 位作者 范崔 石新民 俞君 龚海梅 李雪 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期188-194,共7页

为满足拼接式超大面阵型红外探测器的空间应用需求,超大规模冷平台组件需要在低温下工作,冷平台支撑结构需要较高的刚度以满足组件的抗振动性能,又需要较高的结构热阻以降低其传导漏热。提出了对称式八杆结构作为冷平台支撑,该支撑结构... 为满足拼接式超大面阵型红外探测器的空间应用需求,超大规模冷平台组件需要在低温下工作,冷平台支撑结构需要较高的刚度以满足组件的抗振动性能,又需要较高的结构热阻以降低其传导漏热。提出了对称式八杆结构作为冷平台支撑,该支撑结构采用新型的高强度、低热导率的氧化锆陶瓷材料。基于有限元软件分析了支撑结构的高度、安装倾斜角度、宽厚比和材料对于组件的模态基频、支撑结构热阻以及组件在30 g静力学载荷下的最大应力的影响,通过对比选取了其中一组参数设计了实际的测试组件,支撑的结构热阻达到了220 K/W,对组件进行了5~2 000 Hz的正弦扫频试验、总均方根为9 g RMS的XYZ三个方向的随机振动等力学环境试验,最终组件通过了空间环境适应性试验验证,组件的基频达到了560 Hz,并且测试结果与仿真结果趋势符合较好。结果表明:对称式八杆氧化锆支撑结构解决了超大面阵型红外探测器冷平台组件既需要高力学性能又需要低漏热的难题,满足工程化应用需求。 展开更多

关键词 超大面阵红外探测器 支撑结构 杜瓦封装 冷平台组件

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角度调谐短波红外光谱组件光谱分辨率特性研究 被引量：2

14

作者 庄新港 史学舜 +2 位作者 王恒飞 王丽丽 方家熊 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期332-337,共6页

介绍了一种工作于1 355~1 555 nm的新型多通道短波红外光谱组件,并以理论和实验相结合的方式定量研究了入射角度对光谱组件各通道中心波长的影响.实验结果表明,在0~10°斜入射条件下光谱组件各通道中心波长呈现不同程度的短波方向... 介绍了一种工作于1 355~1 555 nm的新型多通道短波红外光谱组件,并以理论和实验相结合的方式定量研究了入射角度对光谱组件各通道中心波长的影响.实验结果表明,在0~10°斜入射条件下光谱组件各通道中心波长呈现不同程度的短波方向偏移现象,偏移程度与入射角度呈正相关.分别绘制出理论和实验中心波长偏移曲线,实验发现在入射角为5°和10°时中心波长平均偏移幅度约为5.7 nm和18.67 nm.此外,参照实验得出的角度偏移曲线对两次不同入射角度条件下的光谱进行插值整合,成功地将光谱组件分辨率从7.5 nm提高到3 nm;在此实验基础上提出了通过改变入射角度发展一种多通道角度调谐光谱组件,进而利用此方法提高光谱组件的测试分辨率.该结论对后续设计光谱组件入射光学系统和提高光谱组件测试分辨率具有一定指导意义. 展开更多

关键词 光谱组件 入射角度 短波红外 多通道分光器 角度调谐

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延伸波长InGaAs探测器封装用二级热电制冷器性能研究 被引量：1

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作者 王镇 莫德锋 +3 位作者 徐红艳 李雪 杨力怡 赵彤 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期965-969,共5页

真空封装技术是延伸波长InGaAs探测器的主要封装方法之一,热电制冷器可为延伸波长InGaAs探测器焦平面提供低温环境。测试了基于真空封装技术无热负载条件下二级热电制冷器的性能,研究了二级热电制冷器在不同输入电流(功率)时冷、热端温... 真空封装技术是延伸波长InGaAs探测器的主要封装方法之一,热电制冷器可为延伸波长InGaAs探测器焦平面提供低温环境。测试了基于真空封装技术无热负载条件下二级热电制冷器的性能,研究了二级热电制冷器在不同输入电流(功率)时冷、热端温差与热负载的关系,测试了二级热电制冷器在低温工况下的制冷性能以及二级热电制冷器处于不工作状态时的表观热导率。结果表明,热沉温度为274 K时,冷端可以达到221.4 K并实现77.5 K的冷、热端温差;当输入电流一定时,随着热负载的增加,冷、热端温差呈线性趋势减小,且斜率随着输入电流增大而增大;二级热电制冷器冷、热端温差在较高温度时更大,即制冷性能更好;当温度分别为233.1 K和249.8 K时,表观热导率分别为11.30 W/(m·K)和8.29 W/(m·K)。 展开更多

关键词 INGAAS探测器 真空封装 热电制冷器 表观热导率

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深低温大功率电阻阵列封装结构研究 被引量：1

16

作者 孙权 莫德锋 +1 位作者 刘大福 龚海梅 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第8期422-430,共9页

电阻阵列的封装需求向着集成度高、大功率、深低温方向发展。为了满足130 K以下低温工作、稳态功率100 W以上的深低温应用需求,提出了一种利用液氮进行制冷的集成封装结构,并利用有限元仿真和实测验证相结合的方法验证了装置的制冷能力... 电阻阵列的封装需求向着集成度高、大功率、深低温方向发展。为了满足130 K以下低温工作、稳态功率100 W以上的深低温应用需求,提出了一种利用液氮进行制冷的集成封装结构,并利用有限元仿真和实测验证相结合的方法验证了装置的制冷能力。结果表明,热沉钼与陶瓷电极板的厚度均为2 mm的情况下,加热功率在0.1~192.76 W区间内,有限元仿真得到的温度与实测温度最大误差小于7.67%,引起误差的主要原因是封装结构件的体热阻及界面热阻随温度发生变化而仿真时采用恒定热阻。结构能够在加热功率小于211.90 W的工况下正常工作。在设计的100 W稳定加热工况下,芯片衬底温度不高于101.9 K,热应力为5.66 MPa,满足设计要求。 展开更多

关键词 有限元仿真 电阻阵列 封装结构 温度分布

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一种单一增益下实现红外探测器大动态范围读出方法研究

17

作者 汪鸿祎 张思韬 +3 位作者 王绪泉 张永刚 黄松垒 方家熊 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期923-929,共7页

目前红外探测器采用传统读出方法很难通过一次积分实现其本身的动态范围。为实现红外探测器的大动态范围不换档读出,引入脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation,PFM)结构,同时为保证弱信号时的注入效率,结合CTIA输入级,对红外探测器... 目前红外探测器采用传统读出方法很难通过一次积分实现其本身的动态范围。为实现红外探测器的大动态范围不换档读出,引入脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation,PFM)结构,同时为保证弱信号时的注入效率,结合CTIA输入级,对红外探测器不换档大动态范围读出方法进行研究。提出一种CTIA输入级脉冲频率调制(PFM)读出方法,在系统级层面搭建实验系统并结合短波红外InGaAs单元探测器进行数字量化实验。详细分析了强信号时由系统结构延迟时间引起的转换线性度问题,并建立非理想条件下的数字量化转换模型。实验结果显示,提出的CTIA输入级PFM红外探测器读出方法动态范围达到97 dB,为红外探测器不换档大动态范围读出提供了一种可行方案,并为数字化读出电路设计奠定理论基础。 展开更多

关键词 脉冲频率调制 CTIA输入级 大动态范围 铟镓砷 数字化读出

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基于可编程开窗IP核的低功耗读出电路研究

18

作者 汪鸿祎 陶文刚 +3 位作者 陆逸凡 张永刚 黄松垒 方家熊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期139-147,共9页

红外焦平面探测器正朝着更大规模、高帧频、高集成度的方向发展。在高速目标跟踪探测、感兴趣区域成像等应用场景,需要解决高速读出时面临的功耗较高的难点。文中提出了一种数字IC的可编程开窗IP核设计,并通过采用列级分时选通技术,实现... 红外焦平面探测器正朝着更大规模、高帧频、高集成度的方向发展。在高速目标跟踪探测、感兴趣区域成像等应用场景,需要解决高速读出时面临的功耗较高的难点。文中提出了一种数字IC的可编程开窗IP核设计,并通过采用列级分时选通技术,实现对640×512读出电路列模块的超低功耗优化。像素单元电路包含CTIA输入级、双采样保持结构和跟随输出,折衷优化了面积、噪声和增益等因素。相较于传统用门级电路定制设计实现的开窗方式,可编程开窗数字IP核对于不同面阵规格具有良好的可扩展性,并且可以借助后端软件综合优化版图布局,从而缩短设计周期。实际研制中采用0.18μm标准CMOS工艺完成了中心距15μm的640×512读出电路设计及流片验证,并与640×512元短波红外InGaAs探测器芯片进行了耦合测试,结果表明分时选通技术有效降低了列级电路功耗,电路读出总功耗小于80 mW,列级功耗仅为15 mW,读出速率达到15 MHz,可编程开窗IP核功能正常,可以实现指定区域的开窗功能。 展开更多

关键词 可编程随机开窗 分时选通技术 读出电路 铟镓砷 短波红外

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InGaAs近红外线列焦面阵的研制进展 被引量：17

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作者 龚海梅 张可锋 +5 位作者 唐恒敬 李雪 张永刚 缪国庆 宋航 方家熊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期14-18,共5页

研制出光谱响应为0.9～1.7μm的256×1、512×1元InGaAs线列焦平面组件,和光谱响应延展至2.4μm的256×1元InGaAs线列焦平面组件。焦平面组件包括光敏芯片、读出电路、热电制冷器以及管壳封装。光敏芯片在InP/InGaAs/InP(p-... 研制出光谱响应为0.9～1.7μm的256×1、512×1元InGaAs线列焦平面组件,和光谱响应延展至2.4μm的256×1元InGaAs线列焦平面组件。焦平面组件包括光敏芯片、读出电路、热电制冷器以及管壳封装。光敏芯片在InP/InGaAs/InP(p-i-n)双异质结外延材料上采用台面结构实现,并与128×1或512×1元CTIA结构的读出电路耦合。焦平面器件置于双列直插金属管壳中,采用平行缝焊的方式进行封装。介绍了高均匀性长线列InGaAs焦平面组件的关键技术和主要性能结果,为更长线列焦平面组件的研制提供了坚实的基础。 展开更多

关键词 短波近红外 INGAAS 焦平面组件 读出电路

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航天红外探测器的发展现状与进展 被引量：47

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作者 龚海梅 刘大福 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期18-24,共7页

介绍了近年来国内外气象、资源、对地观测及军用遥感等重要卫星系列中,红外探测器涉及的材料、器件等方面的技术特点及其应用情况,并简要提出了红外探测器在航天遥感领域应用的发展趋势。气象卫星类航天红外探测器,仍以单元和多元(包括... 介绍了近年来国内外气象、资源、对地观测及军用遥感等重要卫星系列中,红外探测器涉及的材料、器件等方面的技术特点及其应用情况,并简要提出了红外探测器在航天遥感领域应用的发展趋势。气象卫星类航天红外探测器,仍以单元和多元(包括小规模焦平面)为主,波长覆盖近红外到甚长波红外。遥感卫星包括军用系列卫星,以红外焦平面技术为主,着重于短波、中波和长波(10.5～12.5μm)的长线列扫描型红外焦平面,以及甚长波(～15μm)的面阵红外焦平面。 展开更多

关键词 红外探测器 航天 现状与进展

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