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红外技术

什麼是紅外輻射？

其拉丁文前缀 "infra"  的意思是 "下方"  或  "下面"。 因此， "红外区域" 是指可见色谱红端以下的区域。 红外区域位于电磁光谱的可见光和中波区域之间。 由于经过加热的物体会辐射红外能量，其通常指光谱中的热量区域。 所有物体均辐射特定的红外能量，甚至包括室温物体和冰冻物体，例如冰块。

一个物体的温度越高，其光谱辐射能量越高；或者，在所有波长中，辐射越大，辐射的主要波长或峰值波长就越短。 室温物体的峰值辐射发生在10 µm。 太阳具有等同于5,900K的温度，且其峰值波长为0.53 µm（绿光）。 其在紫外线到远红外区域外的光谱范围辐射出丰富的能量。

红外辐射光谱的大多数光纤无法被探测系统利用，因为其辐射被大气层中的水或二氧化碳吸收。 然而，有多个波段具有良好的传递性。 长波红外 （LWIR） 波段覆盖8-14µm的范围，并且在9-12µm波段可达到100%传递。 LWIR波段可对绝大多数陆地物体提供出色的可见性。  中等波长红外（MWIR或MIR） 波段（3.3-5.0 µm）也可提供接近100%的传递性，并且可获得更低环境和背景噪音等附加优点。 可见光和 短波 红外（SWIR）或近红外（NIR） 光线（0.35-2.5 µm）是一个具有较高大气传递性和峰值太阳照度的波段，也是这三种波段中可令探测器获得最佳清晰度和分辨率的波段。 然而，没有月光或人工照明，SWIR成像仪只能对300K的物体提供较差的成像，或根本无法成像。

短波紅外（ SWIR ）技術

SWIR或短波红外探测器可提供独一无二的功能，通常与LWIR和MWIR成像仪形成互补。 SWIR探测器是一种光电探测器， 如同一种制冷型LWIR或MWIR探测器。 与LWIR或MWIR成像不一样，SWIR成像（主要）利用反射光。 这与可见光摄像机或人眼非常相似。 因此， SWIR图像在分辨率和细节上类似于（黑白）可见光图像。 

最新 采用的InGaAs材料使得非低温制冷型SWIR成像仪实现了突破。 InGaAs SWIR探测器通常使用珀耳帖效应制冷器，并且 在900到1,700 nm的SWIR波段具有极高灵敏度。 并且，我们还可提供VisNIR（可见光-近红外）摄像机，其在400到1,700nm波长范围具有极高灵敏度。 

SWIR摄像机可用于日间和夜间（星光）成像，相对于其他技术而言，这是一个巨大的优势。 其他重要的优势包括小型化（相比其他制冷型探测器）、可探测隐蔽激光的能力以及可穿透玻璃的能力。

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中波紅外（中波）技術

MWIR制冷型探测器是一种光电探测器，类似于 制冷型LWIR探测器。 和制冷型LWIR探测器一样，MWIR探测器通常使用 HgCdTe半导体材料。 但是，InSb（锑化铟）或T2SL（2型超晶格）材料则用于MWIR波长范围（3到5µm）的探测。 

某些MWIR应用还需要“宽频段”探测器。 这些探测器灵敏范围约为1到5µm（InSb）或2.5到5 µm（HgCdTe）。 普通的MWIR必须冷却到77K，但是，探测器技术的最新发展可允许更高的工作温度（100K – 150K），并且使用更小型化的史特灵制冷器。

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長波紅外（長波）技術

数十年以来，基于LWIR（长波红外）和MWIR（中波红外）传感器的各种红外摄像机被军方广泛用于探测人类活动。 这些红外摄像机可探测人类、车辆、动物的热辐射，因为其具有不同的温度而在背景环境中突显而出。

对于LWIR传感器，我们将其区分为普通非制冷型LWIR微测辐射热计传感器和更独特的制冷型LWIR传感器。

非制冷型LWIR微测辐射热计探测器是一种热传感器，通常 每个像素都有一个电阻器。 这种微型辐射热计结构本身通常使用非晶硅（a-Si）或氧化钒（Vox）制造。 其电阻值会根据入射辐射的数量而变化，因为入射红外辐射会对电阻器结构进行加热。 然后会对每个像素中的阻值变化进行测量和处理，并用于创建一个图像。 微型辐射热计结构通常进行优化，以在8到14 µm波长范围获得最佳灵敏度。

LWIR制冷型探测器是一种光电探测器，通常使用半导体材料，例如HgCdTe（碲化镉）或者QWIP（量子阱红外光电探测器）材料。 光电探测器使用半导体将光子转换为电子（或更准确说法：电子洞对）。 最普遍的光电探测器是用于绝大多数手机摄像头的硅CCD（用于可见光）。 根据其应用，LWIR光电探测器必须 冷却到77K或以下，例如，使用史特灵制冷器。 通常，这些探测器在7到12 µm波长范围内会非常灵敏。 

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