Публикации автора

Фотоприемные устройства (ФПУ) второго поколения – это твердотельные многоэлементные фотоприемные устройства с большой интегральной схемой считывания (с топологией в виде матриц или линеек, работающих в режиме временной задержки накопления (ВЗН)). В настоящее время ФПУ второго поколения активно используются в различных отраслях техники и оптико-электронных приборах. В России проводятся работы по стандартизации методик измерения, которые приведут к созданию Государственного стандарта. В статье приведены предложения по организации стандарта измерения параметров ФПУ второго поколения и перечень методик, которые в него должны входить. Также приведены входные и выходные метрологические параметры для каждой методики измерения, которые должны быть нормированы. На основе этих входных и выходных параметров должен проводиться расчет погрешностей измерения.

При измерении фотоприемных устройств (ФПУ) на практике используется не сама относительная спектральная характеристика (ОСХ), а параметры, которые получаются при ее обработке: коэффициент использования излучения источника приемным устройством, граничные длины волн по уровню сигнала 0,1 (или 0,5) и длина волны, соответствующая максимуму спектральной чувствительности. При этом вопрос ошибки измерения этих параметров в литературе слабо освещен, а за ошибку измерения принималась точность измерения ОСХ. Целью данной работы являлось определение точности измерения основных параметров ОСХ, используемых на практике, путем моделирования процесса измерения ОСХ и ее последующей обработки. Особое внимание было уделено коэффициенту использования, который применяется в расчетах основных фотоэлектрических параметров ФП и ФПУ (вольтовая чувствительность, удельная обнаружительная способность, пороговый поток). В результате проведенных исследований был сделан вывод о том, что ошибка определения коэффициента использования при согласовании диапазонов спектральной чувствительности источника излучения и приемного устройства и ОСШ не менее 100 составляет не более 10 %. Ошибка измерения граничных длин волн составляет примерно 2 %. Ошибка определения длины волны соответствующей максимуму чувствительности составляет 3 % при явно выраженном максимуме и при невыраженном – 30 %.

Фотоприемные устройства (ФПУ) второго поколения – это твердотельные многоэлементные фотоприемные устройства с большой интегральной схемой считывания (БИС считывания) с топологией в виде линеек (в том числе «многоцветных» и/или с режимом ВЗН) или одноцветных матриц – находят все большее применение в оптико-электронных приборах. Однако вопросы измерения ФПУ второго поколения в литературе освещены сравнительно мало. Данная статья является обзорной и одержит данные о применяемых методиках измерения фотонных ФПУ второго поколения УФ- и ИК-диапазонов спектра, изготовленных на основе специализированных полупроводниковых материалов. В статье рассмотрены вопросы измерения относительной спектральной характеристики чувствительности, размера фоточувствительной площадки, вольтовой чувствительности, удельной обнаружительной способности и эквивалентной шуму разности температур (ЭШРТ). Все приведенные методики измерения используются при измерениях ФПУ второго поколения на ведущих предприятиях в России и мире.

Приведены результаты разработки и испытаний камеры коротковолнового инфракрасного диапазона спектра 0,9–1,7 мкм на основе первого отечественного матричного фотоприемного устройства формата 320256 элементов с шагом 30 мкм. Данное ФПУ создано на базе гетероструктуры InGaAs/InP и имеет пониженную температурную зависимость чувствительности. Рассмотрены основные компоненты камеры, приведены их основные характеристики. Показаны преимущества и основные области применения камеры как в составе мультиспектральных оптико-электронных систем, так и в качестве самостоятельного прибора.

Рассмотрены основные методы измерения распределения энергии в пятне рассеяния для объективов среднего и дальнего ИК-диапазонов. Предложена структурная схема установки на основе матричного фотоприемного устройства для измерения пятен рассеяния ИКобъективов. В соответствии с результатами математического моделирования работы установки даны рекомендации по выбору параметров её основных узлов. Показано, что для восстановления исходного пятна рассеяния с высокой точностью необходимо использовать 14-битный АЦП или методы расширения динамического диапазона оптоэлектронного тракта. При этом оптимальным алгоритмом восстановления сигнала является кубическая интерполяция. Проведено исследование влияния относительного размера тест-объекта на точность восстановления исходного пятна рассеяния. Рекомендуемое соотношение диаметров тест-объекта и пятна рассеяния исследуемого объектива 1:6. Проведено исследование влияния увеличения проекционной системы на точность измерения пятна рассения ИКобъектива, даны рекомендации по выбору увеличений проекционных систем. Предложены оптические схемы проекционных объективов для контроля качества ИК оптических трактов в диапазонах 3,5…5 мкм и 8…12 мкм. Представлены результаты экспериментов, подтверждающих теоретические расчеты в части определения зависимости полной энергии пятна рассеяния от глубины оцифровки сигнала.

Данная статья посвящена проблемам измерения энергетической характеристики чувствительности фотоприемных устройств в широком диапазоне входных воздействий (оптических потоков). В статье приведены методики измерения энергетической характеристики фотоприемных устройств ультрафиолетового и инфракрасных диапазонов спектра. Проведен сравнительный анализ методик по точности измерения и динамическому диапазону при текущем уровне развития средств измерения. Результаты анализа показали, что не существует единой методики, обладающей наибольшей функциональностью во всех спектральных диапазонах.

Данная статья является обзорной и содержит данные о методиках измерения фотоэлектрических характеристик ФПУ первого и второго поколений, таких как размер фоточувствительной площадки, неравномерность чувствительности и коэффициент фотоэлектрической связи. Все приведенные методики измерения используются при измерениях ФПУ первого и второго поколения на ведущих предприятиях в России и мире. Одновременно в статье рассмотрены зарубежные установки для проведения измерений фотоэлектрических характеристик ФПУ второго поколения и принципы их работы.

Приведены результаты разработки установки, предназначенной для межоперационного контроля фотоприемников и фотоприемных устройств на основе Si, Ge, InGaAs I-го поколения, предназначенных для приема лазерного излучения, на стадиях производства до резки пластины на отдельные фоточувствительные элементы. Установка позволяет проводить измерения темнового тока, токовой чувствительности, разброса чувствительности, коэффициента фотоэлектрической связи в нормальных климатических условиях.

В статье приведены результаты экспериментального подтверждения методики измерения функции рассеяния точки и пятен рассеяния объективов с помощью матричного фотоприемного устройства. В ходе работы был поставлен экспери-мент и проведено его математическое моделирование. Требуемый динамический диапазон системы достигнут путем обработки массива кадров с различным време-нем накопления. Для проведения эксперимента было разработано специализиро-ванное программное обеспечение (ПО). Сравнение результатов, полученных с по-мощью математической модели и экспериментальных данных, подтверждает разработанные ранее требования к методике измерения пятен рассеяния с помо-щью матричного фотоприемного устройства.

Представлены результаты технической реализации метода экспресс-контроля интегрального коэффициента пропускания оптических элементов по образцу-спутнику с помощью матричного фотоприемного устройства. Измерение коэффициента пропускания основано на измерении дифференциального потока излучения. Небольшие мо-дификации метода позволяют использовать его для измерения интегрального коэффициента внутреннего пропускания (или поглощения) материала и измерения интегрального коэффициента пропускания объектива.

В оптическом приборостроении существует противоречие массогабаритных характеристик и требований к качеству оптической системы – вся промышленность стремится к миниатюризации изделий, однако чем выше, требования к оп-тическим системам, тем большее число оптических элементов требуется для коррекции аберраций, что приводит к увеличению массы изделия и его габаритов. В данной работе предложено решение для крупносерийного производства, способствующее уменьшению массогабаритных характеристик оптических систем за счет создания асферических поверхностей, без необходимости вытачивать асферику на каждой линзе, посредством применения технологии прецизионного прессо-вания оптических элементов – инновационной для России технологии, которая позволяет создавать оптические элементы сложного профиля (асферические поверхности, free-form поверхности), которые более эффективны в коррекции абер-раций, что позволяет уменьшить число линз в составе объектива. Для подтверждения эффективности технологии представлено сравнение объективов для при-боров ночного видения (ПНВ) на основе электронно-оптического преобразователя (ЭОП) II+ поколения и ЭОП III поколения: сравнение объективов, разработанных из материалов для прецизионного прессования, с их прототипами из обычных стекол продемонстрировало уменьшение массогабаритных характеристик при сохранении достаточного качества изображения для использования их в ПНВ.

Приборы ночного видения с расширенной областью чувствительности от 0,4 мкм до 2,0 мкм имеют важнейшее значение для научных, гражданских и специальных применений. Приведены архитектура и основные характеристики матричного фотосенсора формата 640512 (шаг 15 мкм) с расширенной областью чувствительности (0,4–2,0 мкм), разработанного на основе коллоидных квантовых точек ККТ PbS. Основная часть фототока генерируется в слое ККТ n-PbS-TBAI. Этот слой изготовлен путем замены исходного лиганда (олеиновая кислота) на йод при обработке слоя ККТ иодидом тетра-н-бутиламмония (TBAI). Слой, блокирующий электроны (транспортный слой для дырок), создавался на основе p-NiOx. Слой, блокирующий дырки (транспортный слой для электронов), изготавливался на основе n-ZnO.