刘世光,徐碧婷,徐长彬,张 轶

(华北光电技术研究所,北京 100015)

1 引 言

红外探测器是将入射红外光转化为电信号的光电器件,主要分为制冷型和非制冷型。非制冷型红外探测器工作在室温,灵敏度低,主要用于民用。在军事、宇航等领域的高灵敏度、高性能红外探测主要采用工作温度在77 K(液氮温度)附近的制冷型红外探测器。制冷型红外探测器中碲镉汞红外探测器以其波长可调、量子效率高,灵敏度高成为高性能红外探测器的主要发展方向[1]。

为了满足未来战争越来越严苛的需求,红外探测技术在军事中的应用正朝着高灵敏、高分辨率以及小型化方向发展。在保持整体性能的前提下,愈发强调系统的紧凑性能,逐渐形成了“SWaP”概念,即更小尺寸、更轻重量以及更低功耗。通过减小像元间距可以降低红外探测器组件的尺寸、重量和功耗。同时像元间距减小意味着光敏元尺寸的减小,空间分辨率的提高,在固定光学孔径内涵盖更多像素,实现更清晰成像,以及更远的识别距离。目前10 μm小间距红外器件在国外已经实现了初步批量生产,国内在此方向正处于追赶状态。

由于扩散长度的关系,相邻像元间的吸收区需要保持一定的安全距离才能保证相互独立,这对于大像元间距的器件上的影响不大,但是对10 μm小间距器件的占空比影响较大,导致有效吸收区域小,信号降低。不同像元间距的吸收区尺寸对比如图1所示。

图1 不同像元间距的吸收区尺寸对比