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紫外成像探测技术是一种快速发展的新兴探测技术,已经广泛用于国防、工农业生产、科学探索、环境监测等领域,并日益受到各国重视。随着应用领域的不断扩展和应用需求的变化,传统的单一光谱探测已经很难满足要求,多光谱成像已经成为发展的趋势。
限制多光谱成像的瓶颈之一是探测器性能限制。传统的紫外探测器量子效率低,功耗大,多光谱探测需要滤光片导致光学效率低,无法满足紫外探测的需求。AlGaN基紫外探测器能够通过改变各元素组分调节响应的波段范围,可以较容易地实现多光谱的紫外探测器组件。重要的是,这种探测器量子效率高,功耗小,高温稳定性好而且无需使用昂贵的滤光片能有效提高系统效率,目前这种探测器已经成为各国研究热点之一。
上海技术物理研究所2003年研制出规模为64×1的GaN基可见盲紫外探测线列,是我国第一只GaN基紫外线列焦平面。2005年又研制出了32×32可见盲紫外焦平面探测器。之后,上海技术物理研究所又研制出了128×1可见盲型、日盲型线列紫外探测器,这是国内首次制备出AlGaN日盲型线列焦平面探测器。本文以该双波段探测器组件为核心,研制出可以获得多种光照条件下双波段紫外图像的成像系统。围绕课题要求,论文对如下工作做了介绍:
1.根据系统应用场合并结合实际加工手段,研究制定了系统的扫描方案和整体结构;
2.分析了紫外人气传输特性以及探测对象的目标特性,提出了光学系统和电子学系统的设计指标;
3.详细分析了紫外物镜的设计难点,并提出了解决方案,获得了一个能够满足系统要求的大相对孔径紫外双波段物镜;
4.研制了紫外双通道数据采集预处理电路系统,并采用模块化设计使得电路系统有较好的扩展性;
5.研究了线列探测器的非均匀性校正算法,实现了线列探测器的实时非均匀性校正;
6.设计编写了系统软件,实现了图像的实时采集、显示及保存;
7.建立了双波段紫外成像系统,并设计了多种光照条件下的实验,成功获得了多种目标的紫外图像。
通过以上工作,论文对紫外成像的相关技术进行了较为深入的研究,直观展示了新型紫外双波段探测器的工作性能。