隨著紅外探測技術(shù)和半導(dǎo)體工藝的發(fā)展,紅外焦平面探測器廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。對于紅外探測器而言,光譜響應(yīng)是探測器的重要性能參數(shù)之一,反映了探測器在不同波長下的響應(yīng)。由于國內(nèi)對于紅外焦平面探測器的光譜測試技術(shù)相對落后,大多數(shù)依賴于進(jìn)口的測試系統(tǒng)。因此對紅外焦平面光譜測試技術(shù)的研究具有重要意義。首先,本文通過對紅外焦平面探測器的光譜測試技術(shù)的研究,介紹傅里葉紅外光譜儀的核心器件——邁克爾遜干涉儀的工作原理,以及紅外傅里葉光譜儀應(yīng)用于光譜測試的原理。然后,分析單色儀的工作原理,解決單色儀在分光過程中產(chǎn)生的二值衍射問題。針對測試環(huán)境中存在雜散光的問題,利用斬波法將有效的直流光信號調(diào)制成交流信號,通過離散傅里葉變換后去除雜散光對光譜測試結(jié)果的影響。斬波法能夠提高信噪比,有利于長波段的光譜測試。在此基礎(chǔ)上,本文設(shè)計(jì)出基于單色儀的紅外光譜測試系統(tǒng),其中,該系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)主要涉及輻射源的選擇、微弱光信號的檢測和單色儀的分光等。而軟件部分則根據(jù)系統(tǒng)的需要,設(shè)計(jì)并編寫出不同的模塊,主要包括功能控制模塊、圖像顯示及數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析及處理模塊、數(shù)據(jù)庫模塊。使用不同的模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對不同儀器的控制、數(shù)據(jù)的分析和計(jì)算結(jié)果的保存。相比于傳統(tǒng)的測試系統(tǒng),基于單色儀的紅外光譜系統(tǒng)能夠大幅度縮短測試時間,提高測試效率。本文使用該光譜測試系統(tǒng)能夠測量探測器在3?m~15?m波段下的相對光譜響應(yīng),并且光譜的分辨率最小能夠達(dá)到1 nm。最后,分析感興趣區(qū)域中不同種類的盲元對于光譜測試結(jié)果的影響。討論由于斬波頻率和采樣頻率不穩(wěn)定而導(dǎo)致的頻譜泄露問題,并對探測器輸出信號進(jìn)行加窗處理,從而緩解頻譜泄露問題。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN215
【部分圖文】：

現(xiàn)在國內(nèi)外使用的光譜測試系統(tǒng)大部分設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，成本高昂國內(nèi)對于探測器的相對光譜響應(yīng)的測試方法及測試系統(tǒng)的研究較少，一般設(shè)產(chǎn)紅外焦平面探測器的公司均使用國外進(jìn)口光譜測試系統(tǒng)，而一些測試系統(tǒng)國內(nèi)部分科研機(jī)構(gòu)或紅外探測器產(chǎn)商是禁運(yùn)的。因此有必要設(shè)計(jì)出使用方便、測試效率高的紅外焦平面光譜測試系統(tǒng)。 紅外焦平面探測器光譜測量原理紅外焦平面探測器的光譜響應(yīng)可分為相對光譜響應(yīng)和絕對光譜響應(yīng)[10]。.1 相對光譜測量原理紅外探測器的相對光譜表示的是紅外探測器的相對響應(yīng)與入射輻射波長的函系。對于光子探測器而言，在入射光功率相同的條件下，探測器的相對響應(yīng)是入射波長的增加而線性上升，當(dāng)入射光子能量小于探測器半導(dǎo)體材料的禁帶時，探測器的相對響應(yīng)下降為零。而熱探測器對于紅外光波不具有選擇性，所探測器的相對響應(yīng)不會隨著入射波長的增加而增加。紅外探測器的相對光譜的測量方法如下圖所示：

里葉變換法[28-30]。而標(biāo)準(zhǔn)替代法和傅里葉變換法是光譜測試中常里葉紅外光譜儀探測器光譜測試系統(tǒng)主要分為兩種，一種是利用紅外傅里葉光譜一種是基于單色儀的光譜測試系統(tǒng)。其中傅里葉紅外光譜儀利用傅探測器的光譜響應(yīng)。邁克爾遜干涉儀作為傅里葉紅外光譜儀的核色光干涉原理工作的。色光干涉及其基本方程紅外光譜儀的光源是連續(xù)光源，即紅外光譜儀的入射光是多色光的單色光組成。當(dāng)連續(xù)光源發(fā)出的光入射到邁克爾遜干涉儀時，每生干涉，最后所有單色光的干涉圖相加便得到連續(xù)光源的干涉圖地了解多色光的干涉，首先應(yīng)討論單色光的干涉。葉紅外光譜儀的干涉結(jié)構(gòu)是邁克爾遜干涉儀[31]，其示意圖如下：

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文通過上述方法采集到的數(shù)據(jù)不再是連續(xù)的，動鏡會移動一定的光程差間數(shù)據(jù)采集，所以探測到的干涉光信號應(yīng)該是分立的。那么對式（2-5）使逆變換是無法得到結(jié)果的，式（2-5）適用于干涉光信號的連續(xù)函數(shù)的情上述方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，得到的干涉光強(qiáng)可以由下式表示：12'( ) ( )cosnI B （由時域采樣定理分析可知，使用上述采集到的干涉光數(shù)據(jù)實(shí)際上是式（系列離散值，其采集間隔最大為2x 。對采集到的干涉光信號進(jìn)行離散葉變換（DTFT），所得到結(jié)果就是探測器測量到的光譜[35]。.3 FTIR 測量光譜響應(yīng)的原理傅里葉紅外光譜儀測量紅外焦平面的光譜響應(yīng)采用的是傅里葉變換法。理圖如下：

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2828820