随着红外探测器的广泛应用及发展,红外探测器的设计与研制工作越来越受到重视。新一代红外探测器创新技术多,性能得到了极大提升。红外探测器的研发周期长、成本高、外场实验复杂,依靠计算机仿真可提供参数优化指导,缩短研制周期节约成本。为了获得可信的仿真结果,建立精确的物理模型是至关重要的。所以,本文针对第三代红外探测器的技术特征,即高动态、小像元、数字输出,建立了信号级的物理模型,精确仿真高动态、小像元、数字化红外探测器的成像过程。本文的主要研究工作如下:(1)分析红外探测器的信号转换过程。首先研究了动态范围、像元尺寸和数字化输出对红外探测器的影响,总结了第三代红外探测器的特点。根据红外成像的相关理论,得到红外探测器的成像过程,将成像过程分为三部分:光子到电子的转换;电子到电压的转换;电压到数字信号的转换。并论述了现有的红外探测器模型的不足之处。(2)建立信号级的成像模型。根据探测器的成像过程,解释每个信号转换过程物理机理,并建立相应的模型。根据划分的三个主要过程,论述了探测器从接受光子到输出红外信号的整个过程,符合信号流动的过程。其中还考虑了满阱电荷、像元尺寸和不同的ADC对成像的影响。(3)仿真分析满阱电荷、像元尺寸和数字化输出对探测器成像的影响。根据建立的物理模型,利用C++进行了仿真分析。首先通过仿真不同波段、不同背景的红外图像,分析了满阱电荷量对探测器成像的影响。然后通过变换像元尺寸进行仿真,得出了像元越小,探测器分辨率越高,并且在相同瞬时视场角的要求下,可使用更小焦距的光学系统的结论。最后通过仿真探测器在数字输出和模拟输出两种结构下的成像,比较得出了数字化输出可以减少红外探测器的噪声,并提供足够的满阱电荷,减少细节损失。