芯片級電調(diào)紅外波譜成像探測技術(shù)研究.pdf

1、譜成像探測是一種結(jié)合了圖像獲取技術(shù)以及光學(xué)濾波技術(shù)的高性能圖像信息獲取手段。基于譜圖像信息，既能得到目標(biāo)的常規(guī)圖像，又能獲得目標(biāo)的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)特征。近些年來，譜成像探測技術(shù)在軍事和民用領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景和巨大的商業(yè)價(jià)值，受到廣泛關(guān)注和重視。本文開展了芯片級電調(diào)紅外譜成像探測方法和關(guān)鍵技術(shù)研究，設(shè)計(jì)和制作了基于液晶（Liquid crystal，LC）法布里-珀羅（Fabry-Perot，F(xiàn)P）多波束干涉的電調(diào)中長波紅外濾波芯片。該譜

2、芯片（LC-FP）可直接置于成像光路中或與光敏陣列集成，執(zhí)行基于圖像信息處理或先驗(yàn)知識(shí)干預(yù)下的電調(diào)紅外成像波譜的成像探測操作。所發(fā)展的LC-FP芯片具有尺寸小、輕質(zhì)、功耗低、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、填充系數(shù)或光能利用率高、成本低、譜響應(yīng)靈活等特點(diǎn)。本論文主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　分別構(gòu)建了基于硒化鋅納米鋁膜電極、以及硅納米金膜電極的紅外中長波電調(diào)LC-FP芯片架構(gòu)；利用向列液晶材料的連續(xù)彈性體理論以及有限差分算法，仿真了多

3、電壓信號條件下的向列液晶分子的偏轉(zhuǎn)特征，計(jì)算了層化液晶材料的等效折射率及其空間分布屬性；利用傳輸矩陣算法模擬了所構(gòu)建的LC-FP架構(gòu)在中長波紅外波段的譜透射特性；通過結(jié)構(gòu)和參數(shù)優(yōu)化，確定了膜系配置以及液晶微腔結(jié)構(gòu)尺寸等關(guān)鍵性參數(shù)。
　　綜合所匹配的紅外成像光敏陣列特征及有效封裝要求，規(guī)劃了芯片形貌結(jié)構(gòu)指標(biāo)，基于標(biāo)準(zhǔn)微電子工藝完成了譜單片以及可區(qū)塊化（4×4）譜尋址的LC-FP芯片架構(gòu)的設(shè)計(jì)、制作、測評及封裝。
　　通過比較和