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短波紅外的光子探測器材料

我們都知道，溫度高于絕 對零度的物體都會輻射出不同波長的紅外線，物體溫度越高其輻射出的紅外線的峰值波長就越短！同時，因大氣中的分子會吸收部分波段的紅外輻射，因此紅外輻射只能在特定的幾個大氣窗口中進行傳播。

▲紅外譜段輻射的大氣透過率，以及各自區間內主要的輻射吸收物質。其中CO?和H?O是吸收紅外輻射的主要物質。

而針對這幾個大氣窗口，我們一般按照工作原理將紅外探測器分為光子探測器和熱輻射探測器。光子探測器是基于光電效應原理，吸收光子后產生內和外光電效應，從而可以測定吸收的光子數。熱輻射探測器是吸收紅外輻射能量，利用材料的溫度敏感特性將溫度的變化轉變為電信號。

光子探測器紅外材料一般有以下幾類：InGaAs、T2SL、HgCdTe、InSb、 HgCdTe 、T2SL、QWIP、HgCdTe、QWIP。而短波紅外器件常用的探測器材料是：InGaAs、T2SL、HgCdTe（MCT）。

▲材料紅外探測器的光譜響應

各類探測器材料可擴展譜段優選產品

InGaAs短波紅外相機：C-RED2 ER

C-RED 2 ER擴展了新的短波紅外相機波段：1.3~2.2μm，這為微弱激光光斑檢測、天文、生命科學等應用提供了新的成像機會。

激光的波長范圍較廣，常見的短波紅外相機主要可探測到0.9~1.7μm波長的激光，C-RED 2 ER可實現對1.3~2.2μm波長激光的探測，擴展了短波波長內對微弱激光光斑檢測的范圍。

在天文應用中，由于短波紅外波段恒星數量遠遠高于可見光，使其成為探測星體的理想波長范圍。而針對2MASS（2μm全天巡天計劃）中覆蓋了天空 99.998%的巡天數據的短波紅外的J（1.24 μm）、H（1.66μm）、Ks（2.16μm）3 個波段，C-RED 2 ER更是可以實現對H和Ks兩個波段的探測。

小動物活體成像是血管造影、腫瘤靶向、藥物研究的重要手段，目前主要使用第二近紅外活體熒光成像的方法。主要生物活體組織對近紅外二區熒光（1000~1700nm）的吸收和散射顯著降低，并且幾乎無生物自發熒光干擾，因而近紅外二區熒光具有更高的組織穿透力和空間分辨率，以及更高的信噪比。

▲C-RED2 ER波段為1.4~2.0μm時其效率高于 70%，，制冷溫度可達-60℃，有效YZ了暗電流，在這個制冷溫度，滿幀情況下暗電流為60000e-。全分辨率640×512下600fps的幀速，開窗后可輕易達到1000fps以上，讀出噪聲小于60e-。

T2SL 短波紅外相機：Xeva 2.35

Xeva 2.35短波紅外相機波長范圍在1μm~2.35μm，采用TE4（四級熱電制冷）高制冷溫度可達200K，因其采用T2SL新型材料，Xeva2.35的暗電流噪聲與ROIC噪聲都更低，可直接通過增長曝光時間與調節ROIC上增益的方式提高響應度，從而使其靈敏度更高。

因此Xeva2.35在、穿云穿霧、惡劣環境適應性（能見度低）、分辨材料特征等方面表現的更加優異，同時因為成本更低，所以是在建設、醫 療、抗災等應用領域都將成為更優的選擇。

▲Xeva 2.35短波紅外相機

MCT短波紅外模組：384 x 288 SWIR IDCA

帶有MCC030單活塞冷卻器的MCT 384x288 短波紅外模塊，結構緊湊，光譜波段為0.9~2.5μm。因其采用了先進的探測器和冷卻技術，該裝置擁有高靈敏度和長壽命(壽命冷卻器>25000h) 24/7。簡單的系統接口實現了其全數字輸出，高達450Hz的高幀率全幀成像提供了優異的性能。

讀出集成電路(ROIC)提供了特別適用于高光譜應用的特性，如窗口、行取消選擇和可逐行切換的2種增益模式。后者用于具有高動力學的應用，即強光譜線與0.9 ~2.5μm范圍內的低光子通量光譜波段相結合。為了同時實現高幀率和高靈敏度，通常采用“邊曝光邊讀出”模式(IWR)。ROIC也提供了“曝光后讀出”模式(ITR)。

該模塊適用于高光譜成像儀，為遙感、過程控制、材料分析和分類等應用提供擴展的短波紅外感知能力。

▲MCT 384x288 SWIR模塊與MCC030單活塞冷卻器

阱CMOS短波紅外相機：Acuros

來自SWIR VISION SYSTEMS的Acuros系列短波紅外相機，就是應用點技術的新產品。普通CMOS制程中，加入非常薄的PbS（硫化鉛）點薄膜層，可以使得原有像元的響應范圍大幅增加，高可達0.4~1.7μm。

▲CQD（CMOS Quantum Dot）芯片得益于其在CMOS制程中，加入了PbS點薄膜層。與傳統CMOS+濾光片不同，這層薄膜就像是改變了基底材料，從而將光譜響應范圍擴展。這點是傳統CMOS+濾光片無法做到的。

Acuros支持USB3.0/GigE通用數字接口，鏡頭尺寸C-Mount/F-Mount可選。支持TEC制冷，使用全局快門。相機綜合效率大于等于15%，具性價比的價格優勢使得其非常適合有無判斷、物質判斷的工業檢測，以及安防監控領域。

▲阱CMOS短波紅外相機：Acuros 系列 

▲使用Acuros相機拍攝的血液液面高度判斷，水果無損探傷，以及水面穿云透霧效果實拍。

除了上述應用，上述擴展譜段的短波紅外相機還可應用在：激光光斑、光譜、民用對地遙感（農林氣象等）、農業硅的檢測等方向。

凌云光基于20多年的積累和沉淀，擁有覆蓋行業應用多的短波紅外產品線，這里還有全的解決方案以及7x24的技術服務，想要了解更多信息，請與我們聯系吧！