刘智超，樊桂花，郭惠超，范有臣



新型微光成像器件及应用

刘智超1，樊桂花2，郭惠超2，范有臣1

（1. 装备学院研究生院，北京 101416；2. 装备学院光电装备系，北京 101416）

采用全固态微光成像器件是未来微光成像的发展趋势。介绍了2种全固态微光器件EMCCD、InGa1－As，分析了其成像性能，描述了其研究现状，对比了传统的真空光电成像与全固态微光成像性能指标，阐明了微光成像器件向着高灵敏度、低噪声、宽光谱响应和强适应能力方向发展。

微光成像；全固态微光成像器件；EMCCD；InGa1－As

0 引言

微光成像技术在军事应用[1]、天文观测、医用治疗等方面具有重要前景。微光器件是微光成像技术的关键，其发展经历了以S20（Sb-K-Na-Cs）多碱光阴极与电子倍增微通道板（MCP）为核心的第一、二代器件[2-3]，以砷化镓负电子亲和势光阴极和MCP为核心的第三代器件，和以非镀膜电子倍增多通道板、门控高压电源、砷化镓光阴极为关键部件的第四代器件[4]，它们属于真空光电器件，工艺难度较大，高压强光下容易损毁，适用光谱范围较小。

随着半导体工艺的发展，全固态微光器件问世，其具有量子效率高、响应速度快、噪声低、光谱响应宽等特点，优势显著。其中电子倍增CCD（EMCCD）微光器件和InGa1－xAs全固态微光器件具有代表性。

1 EMCCD微光成像器件

EMCCD由成像区、存储区、读出寄存器、倍增寄存器[5]和读出放大器5部分构成，如图1所示。与传统CCD相比，EMCCD在电荷输出之前经过了电子倍增寄存器，使得微小信号电荷在转移过程中得到倍增放大，实现“片上增益”。其工作过程为：①积分时间内，光子入射到成像区，完成光电转换，光子转换为信号电荷，并暂存在势阱中等待转移；……