非制冷氧化钒红外焦平面像元光学设计与试验验证
氧化钒薄膜材料及非制冷红外探测器微结构设计的研究
氧化钒薄膜材料及非制冷红外探测器微结构设计的研究现如今，随着红外探测技术的发展，氧化钒薄膜材料及非制冷红外探测器微结构设计成为研究的热点之一。
这种材料及探测器的结构设计对于红外探测器的性能有着重要的影响，因此对其进行深入研究具有重要意义。
氧化钒薄膜材料在红外探测领域具有广泛的应用，其优异的性能使其成为研究的焦点。
氧化钒材料具有较高的红外光学性能和较低的制备成本，因此被广泛应用于红外探测器中。
而非制冷红外探测器的微结构设计，则是为了提高红外探测器的灵敏度和分辨率，从而实现更高效的红外探测。
在氧化钒薄膜材料及非制冷红外探测器微结构设计的研究中，首先需要对氧化钒薄膜材料进行深入了解。
氧化钒材料具有良好的半导体特性和热传导性能，因此在红外探测领域有着广泛的应用前景。
通过对氧化钒薄膜材料的物理性质进行研究，可以更好地了解其在红外探测器中的应用潜力。
同时，在非制冷红外探测器微结构设计方面，需要考虑到探测器的灵敏度、响应速度等性能指标。
通过优化探测器的微结构设计，可以提高其对红外辐射的探测效率，从而实现更高质量的红外图像采集和分析。
因此，非制冷红外探测器的微结构设计是氧化钒薄膜材料及非制冷红外探测器研究中的关键环节。
对于氧化钒薄膜材料及非制冷红外探测器微结构设计的研究，还需要考虑到材料制备工艺、器件性能测试等方面。
通过对氧化钒薄膜材料的制备工艺进行优化，可以提高材料的质量和稳定性，从而提高红外探测器的整体性能。
同时，通过对红外探测器的性能测试，可以验证其在实际应用中的可靠性和稳定性。
在氧化钒薄膜材料及非制冷红外探测器微结构设计的研究中，还需要考虑到微纳米技术的应用。
微纳米技术可以实现对红外探测器微结构的精密加工和优化设计，从而实现对红外辐射的高效探测。
通过将微纳米技术与氧化钒薄膜材料和非制冷红外探测器相结合，可以实现对红外探测器性能的全面提升。
让我们总结一下本文的重点，我们可以发现，氧化钒薄膜材料及非制冷红外探测器微结构设计的研究具有重要的科学意义和工程应用价值。
氧化钒薄膜材料及非制冷红外探测器微结构设计的研究
氧化钒薄膜材料及非制冷红外探测器微结构设计的研究1. 引言1.1 概述氧化钒薄膜材料及非制冷红外探测器微结构设计是当前光电领域中的研究热点之一。
红外技术具有在暗夜或复杂环境下实现目标探测和成像的能力，因此被广泛应用于军事安防、火灾监测、医学诊断等领域。
然而，传统的制冷红外探测器由于高成本、大尺寸以及复杂维护等问题限制了其在民用领域的普及。
非制冷红外探测器作为一种新型的探测技术，具有体积小、重量轻、无需制冷等优点，在红外领域有着广阔的应用前景。
1.2 研究背景在非制冷红外探测器中，氧化钒薄膜材料作为一种重要的敏感元件已经引起了广泛关注。
氧化钒薄膜具有良好的热电特性和纵横触发效应，可将红外辐射转化为电信号，并显示出快速响应、高灵敏度的特点。
然而，氧化钒薄膜在实际应用中面临着一些挑战，如制备工艺复杂、稳定性差等问题，因此对其进行深入研究和优化设计具有重要意义。
1.3 研究意义本文旨在探索氧化钒薄膜材料以及非制冷红外探测器微结构设计的相关研究，并揭示其在红外技术领域中的应用潜力和发展方向。
通过对氧化钒薄膜材料制备方法和物理性质的分析，可以为制备工艺的改进提供依据，并为其应用领域提供更广阔的空间。
同时，通过对非制冷红外探测器微结构要素及其优化设计进行研究，可以提高非制冷红外探测器的灵敏度和响应速度。
将氧化钒薄膜与非制冷红外探测器相结合，则可实现更高性能的红外成像系统。
我们希望本文能够为相关领域的研究人员提供有益参考，并促进氧化钒薄膜材料和非制冷红外探测器微结构设计技术的进一步发展。
2. 氧化钒薄膜材料研究2.1 氧化钒薄膜的制备方法氧化钒薄膜是一种重要的功能材料，在红外光电子器件中具有广泛的应用。
为了制备高质量的氧化钒薄膜，研究人员尝试了多种不同的制备方法。
一种常用的制备氧化钒薄膜的方法是物理气相沉积（PVD）。
在这个过程中，首先需要将高纯度的金属钒加热至其沸点，形成金属蒸汽。
然后，将基底材料放置在反应室中，并通过调节反应室内部的温度和压力来控制金属钒与基底之间的相互作用。
非制冷红外焦平面探测器及其典型应用
SWIR
• 可使用常规可见光 镜头，可透过玻璃 成像
• 可探测1.06μm及 1.55μm激光
• 可复现可见光图像 细节Fra bibliotekMWIR
• 在高温、潮湿的海 洋大气条件下，中 波红外的传输优于 长波红外
• 如舰船发动机等高 温目标中波红外特 征明显
• 中波制冷红外的技 术成熟度
LWIR
• 长波红外在地面大 气环境的传输最好
11
红外成像技术—发展史
1800年， 赫胥尔发现了红外线 （水银温度计）
光机扫描、红外 摄像管技术
1800 1901年，Langley 利用探测到 1/4英里外的一头牛（电阻
1930
式测辐射热计）
1940
光机扫描红外成像技术 非制冷型红外成像技术
1956
AIM-9响尾蛇导弹
民用红外成像有望呈现爆发式增长。
9
红外成像探测器技术
制冷光子型
原理：光子型探测 优势：成像距离远，成像清晰，响应时间快，可高帧频工作（400Hz)； 劣势：系统功耗大，体积大，成本高，运行时间受制冷机寿命限制； 应用：红外雷达，光电吊舱，导引头等远距离观测与跟踪高端军用
• 长波红外与室温目 标的红外辐射光谱 的匹配最好
• 战场环境烟雾环境 适应性好
• 非制冷长波红外成 像成本较低
IRay Confidential
4
红外成像技术优势
隐蔽性好 全天时
被动式目标成像与识别，隐 蔽性好
能真正做到24小时全天时监控， 不受白天黑夜影响
抗电磁干扰
不受电磁影响，能远距离精 确跟踪热目标
准全天候
作用距离远
可穿透烟雾、雾霾、云雾成像， 在恶劣天气条件下的成像效果 几乎不受影响。
氧化钒材料及其在红外探测应用的研究..
国外：
美国Honeywell公司利用VO2为敏感红外线的薄膜材料，研制了 320×240元室温工作的非制冷红外焦平面传感器，在20世纪90年代 中期已经面市，被美国称为第三代红外传感器，开辟了红外技术在 民用市场上的应用，目前每年以60%的市场增长率迅猛发展。加拿 大国家光学研究院利用VO2和V2O5的半导体—金属态可逆转变，研 制室温和高温应用的相变型光开关，美国纽约州先进传感技术和美 国洛克威尔国际科学中心利用VO2和V2O3的金属—绝缘体在强激光 作用下可逆转变，研制高速抗强激光防护材料，在10.6um激光作用 下，消光比达到20dB。 此外，氧化钒系化合物在其他领域的应用研究也很活跃，例如 作为变色材料，空间光调制器，光存储器，光信息处理器等。
2.蒸发法
真空蒸发镀膜包括以下三种基本过程： （1）热蒸发过程。包括由凝聚相转变为气相的相变过程。每 种蒸发物质在不同温度时有不相同的饱和蒸气压；蒸发化合物 时，其组分之间发生反应，其中有些组分以气态或蒸汽进入蒸 发空间。 （2）气化原子或分子在蒸发源与基片之间的运输，及这些粒 子在环境气氛中的飞行过程。飞行过程中与真空室内残余气体 分子发生碰撞的次数，取决于蒸发原子的平均自由程，以及蒸 发源到基片之间的距离，常称源—基距。 （3）蒸发原子或分子在基片表面上的淀积过程，即是蒸汽凝 聚、成核、核生长、形成连续薄膜。由于基板温度远低于蒸发 源温度，因此，沉积物分子在基板表面将直接发生从气相到固 相的相转变。
金红石结构是 体心正交平行六面体
单斜结构体积是金红石 结构的两倍，可以看作 是两个金红石结构形变 而来
金红石结构：体心正交平行六面 体，体心和顶角由V4+离子占据， 每个V4+离子位于略微变形的正八 面体的中心，被六个O2-离子所包 围，钒原子明显地与一个氧原子 较为接近，而与其它氧原子的距 离较远。该结构中，V4+离子的配 位数是6，O2-离子的配位数是3。 每个原胞中包含4个O离子，2个V 离子。最近邻的钒原子间的距离 为287pm，钒原子中的电子为所 有的金属原子所共有。因此，它 是一种n型半导体。
氧化钒热致变色薄膜的研究进展
第32卷 第6期 激光与红外Vol.32,No.6 2002年12月 LASER & INFRARED December,2002 文章编号:100125078(2002)0620374204氧化钒热致变色薄膜的研究进展潘 梅,陆 卫(中科院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室,上海200083)摘 要:介绍了氧化钒热致变色薄膜的研究进展,对其制备、特性、理论研究和应用技术作了简要的介绍和分析。
关键词:VO2薄膜;金属2半导体相变;微测辐射热计;非制冷红外焦平面中图分类号:V254.2;TH14511 文献标识码:AR eview of V O2Films as Thermochromic MaterialsPAN Mei,L U Wei(National Laboratory for Infrared Physics,Shanghai Institute of Technical Physics,Chinese Academy of Sciences,Shanghai200083,China)Abstract:The article introduces the development of VO2films in recent years,focusing on the preparation,character2istics,theory study and applications.K ey w ords:VO2films;metal-semiconductor phase transition;uncooled microbolometer;IR focal plane array1 前 言VO2是一种具有金属2半导体相变的过渡金属氧化物。
伴随着相变,VO2会出现光学、电学和磁学性质的一些突跃,人们习惯上将上述性质随温度变化的现象统称为热致变色[1]。
随着薄膜技术的发展,人们开始利用各种方法制备VO2薄膜。
非制冷式红外探测器原理研究
非制冷式红外探测器原理研究摘要：随着信息技术的发展，红外探测技术已经被广泛应用于军事、民用、科研等众多领域。
其中，非制冷红外焦平面探测器具有无需制冷、成本低、功耗小、重量轻、小型化、使用灵活方便等特点，是当前非制冷红外探测技术研究和应用的热点和重点。
自然界所有温度在绝对零度（-273℃）以上的物体都会发出红外辐射，红外图像传感器则将探测到的红外辐射转变为人眼可见的图像信息。
红外成像技术涵盖了红外光学、材料科学、电子学、机械工程技术、集成电路技术、图像处理算法等诸多技术，红外成像装置的核心为红外焦平面探测器。
非制冷红外焦平面探测器的工作原理是利用红外辐射的热效应，由红外吸收材料将红外辐射能转换成热能，引起敏感元件温度上升。
敏感元件的某个物理参数随之发生变化，再通过所设计的某种转换机制转换为电信号或可见光信号，以实现对物体的探测。
非制冷红外焦平面探测器分为五大类：热释电型、热电堆型、二极管型、热敏电阻型热电容型。
本文对前四种红外探测器的工作原理进行了详细阐述，并且对每种红外焦平面探测器的关键技术例如读出电路IC技术进行了详细探究，总结了不同类型探测器的优缺点。
关键词：红外探测技术；非制冷红外焦平面探测器；读出电路；敏感元件第一章绪论1.1研究背景及课题意义随着科学技术的飞速发展以及信息社会的到来，各行各业甚至人类日常生活对信息的获取需求与日俱增。
与制冷红外成像系统相比，非制冷红外成像系统可在室温工作，省掉了昂贵且笨重的制冷设备，从而大大减小了系统的体积、成本和功耗；此外还可提供更宽的地频谱响应和更长的工作时间。
国外机构已经为军事用户提供了大量成本低、可靠性更高的高灵敏非制冷红外成像仪。
同众多高新技术一样，红外技术也是由于军事的强烈需求牵引而得以迅速发展的。
红外成像系统可装备各类战术和战略武器，常用于红外预警、侦查、跟踪、导航、夜视、大地测绘和精确制导，是电子战、信息战中获取信息的主要技术之一。
与其他探测方式不同的是，红外探测属于被动探测系统，探测系统并不主动向目标发射探测信号，相反只是通过接受目标红外辐射来完成识别任务。
国产640×512非制冷氧化钒红外焦平面探测器的研制
国产640×512非制冷氧化钒红外焦平面探测器的研制雷述宇;方辉;刘俊;何熙【期刊名称】《红外技术》【年(卷),期】2013(000)012【摘要】Uncooled infrared focal plane array(FPA)can be used in aiming, detecting, monitoring, searching and rescueing. This paper discusses the main designing method and parameters of 640×512(20μm)VOx uncooled infrared FPA produced in North Guangwei Technology Inc., including MEMS structure developing, read-out circuit designing, vacuum encapsulation and so on. Through parameters testing and imaging test, the performance of this product is proved to satisfy the civil and military use.%非制冷红外焦平面探测器可以应用到红外瞄准、红外侦查、安防监控、消防搜救等多领域。
论述了国产640×512（20μm）氧化钒非制冷红外焦平面热辐射传感器的主要设计方法及技术参数，包括MEMS结构开发、读出电路设计、真空封装等关键技术，最终通过参数测试、车载成像验证了国产氧化钒非制冷红外探测器的性能指标可以满足民用、军用等领域的需求。
【总页数】5页(P759-763)【作者】雷述宇;方辉;刘俊;何熙【作者单位】北京广微积电科技有限公司，北京100089;北京广微积电科技有限公司，北京100089;北京广微积电科技有限公司，北京100089;北京广微积电科技有限公司，北京100089【正文语种】中文【中图分类】TN215【相关文献】1.全球第一台采用640×480像素非制冷微热量型探测器的便携式红外热像仪:ThermaCAMTM P640 [J],2.高性能17μm非制冷氧化钒红外焦平面探测器的研制 [J], 李煜;方辉;谭果;李军利;郭健海;史晔;何熙;冯涛;张海军3.640×512红外焦平面探测器前端噪声分析及抑制技术 [J], 刘宁;陈钱;顾国华;隋修宝4.氧化钒非制冷红外焦平面探测器芯片工艺研究 [J], 袁俊;太云见;雷晓虹;何雯瑾;陈妞5.长波640×512元GaAs/AlGaAs量子阱红外焦平面探测器的研制 [J], 胡小燕;周立庆;于艳;杜鹏;谭振;王南;孙海燕因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
第三章非制冷红外焦平面阵列原理
热敏材料
采用高灵敏度、低噪声的 热敏材料，如氧化钒、非 晶硅等。
微桥结构
设计优化的微桥结构，降 低热导，提高热响应时间 。
读出电路
低噪声、高灵敏度的读出 电路，实现微弱信号的提 取和放大。
热电堆技术
1 2
热电偶
利用热电偶的塞贝克效应，将温差转换为电信号 。
热电堆结构
多个热电偶串联或并联构成热电堆，提高输出电 压和灵敏度。
3
温度控制
精确控制热电堆的工作温度，实现最佳性能。
其他非制冷技术
热释电技术
利用热释电材料的自发极化现象，将温度变化转换为 电信号。
光学读出技术
通过光学方法读取红外辐射引起的温度变化，无需电 学读出电路。
新型二维材料技术
利用二维材料的优异热学和电学性能，开发高性能的 非制冷红外探测器。
市场规模持续增长
随着非制冷红外焦平面阵列技术的不断成熟和成本的降低，其市场 规模将持续增长。
多元化应用领域拓展
除了传统的军事和民用领域外，非制冷红外焦平面阵列还有望在智 能交通、环境监测等新兴领域得到广泛应用。
技术创新推动市场发展
随着新材料、新工艺等技术的不断创新和应用，非制冷红外焦平面 阵列的性能将不断提升，推动市场向更高层次发展。
第三章非制冷红外焦 平面阵列原理
汇报人：XX
目录
• 红外辐射与红外探测器概述 • 非制冷红外焦平面阵列核心技术 • 非制冷红外焦平面阵列性能参数及影响因
素 • 非制冷红外焦平面阵列制造工艺与封装技
术 • 非制冷红外焦平面阵列应用领域与市场前
景 • 总结与展望
01
红外辐射与红外探测器 概述
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非制冷氧化钒红外焦平面像元光学设计与试验验证孔令德;方辉;杨春丽;黄艳芝;姬玉龙;余连杰;杨文运;姬荣斌【摘要】An uncooled VOx infrared focal plane array pixel optical design is proposed to improve infrared absorption coefficient of pixel microbridge.8-14m bands are generally used for the uncooled IR detector, an high IR absorption coefficient of pixel is needed. In this paper, we carry out optical simulation and optimization of pixel microbridge model of layer stacks. We adjust the pixel microbridge film thicknesses and air gap highnesses to form a syntonic cavity between the microbridge and the Al reflective film during the preparing processes. The optical design of pixel microbridge improved infrared absorption coefficient of pixel microbridge and relative spectral response in 8-14m band, based on infrared Fourier reflection spectroscopy and relative spectral response test.%非制冷氧化钒红外焦平面像元光学设计旨在提高像元对红外辐射的吸收性能。
由于非制冷红外探测器的工作波段通常在8～14m 范围内，要求像元在这个波段内具有较高的红外吸收率。
采用光学导纳理论，进行像元微桥结构多层光学膜系优化设计。
在器件工艺过程中，调节了桥面膜厚和高度，使桥面与Si衬底上金属反射层之间形成一个谐振腔结构。
通过红外傅里叶反射光谱和相对光谱响应测试分析验证表明：像元微桥结构光学设计后，增强了非制冷探测器微桥结构像元在8～14m波段的红外吸收率和相对光谱响应。
【期刊名称】《红外技术》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P97-100)【关键词】非制冷氧化钒探测器;像元光学设计;谐振腔;傅里叶反射光谱;相对光谱响应【作者】孔令德;方辉;杨春丽;黄艳芝;姬玉龙;余连杰;杨文运;姬荣斌【作者单位】昆明物理研究所，云南昆明 650223;北方广微科技有限公司，北京100089;昆明物理研究所，云南昆明 650223;北方广微科技有限公司，北京100089;昆明物理研究所，云南昆明 650223;昆明物理研究所，云南昆明 650223;北方广微科技有限公司，北京 100089;昆明物理研究所，云南昆明 650223【正文语种】中文【中图分类】TN215一般而言，VOx非制冷红外焦平面探测器响应率对波长是没有选择性，但由于热学设计考虑，需制备成悬空微桥谐振腔结构，同时微桥面膜层也具有特征吸收峰。
所以，响应率常随波长波动变化，光学设计的目的在于最大限度提高微桥面在8～14mm波段的红外吸收能量[1-4]。
通常可以采用内谐振腔和外谐振腔两种方案设计微桥面光学谐振腔增强吸收结构[5-6]。
其中，内谐振腔结构不必精确控制空气隙尺寸，也不必在读出电路上制作全反射电极，但当热敏层材料折射率较低时，必须制备较厚的热敏层，不利于减小桥面热容，不利于获得较小的像元热时间常数；外谐振腔结构采用较薄的热敏层材料，以减小桥面热容，以获得较小的像元热时间常数。
但必须精确控制空气隙尺寸，并在读出电路上制作全反射金属层，精确控制空气隙尺寸，必须控制牺牲层的厚度[7]。
像元微桥结构的外谐振腔多层膜系由Air/ SiNx(100nm)/ VOx(100nm)/ SiNx(500nm)/ Air Gap/ Al(100nm)组成（如图1所示），并通过MEMS器件工艺直接制备在读出电路表面上。
桥面与读出电路中间空气隙层由聚酰亚胺牺牲层灰化去除后形成，以减小桥面热容，提高微桥面的绝热特性。
读出电路上的金属Al层为全反射层，由此形成外谐振腔结构。
通过Al层的多次全反射和微桥面的多次部分反射、部分吸收特性，增强像元在8～14mm范围内的红外吸收率。
本文采用了光学导纳矩阵法，计算了该多层膜系的红外吸收率。
光学膜系设计的基本理论出发点是麦克斯韦方程组，若光学多层膜系中各介质层各向同性，Al层基底只有正向波，没有反向波，则在数学上，可以得到膜系的特征矩阵为(1)式：式中：dj是各膜层的位相厚度；qj是各膜层的折射角；hj是各膜层的有效导纳，对于无吸收或吸收介质薄膜其行列式值都等于1，称为单位模矩阵，而且任意多个这样的矩阵乘积的行列式值也等于1。
此外，多层膜和基片的组合导纳为Y＝C/B，入射介质为真空，则得到整个多层膜系统的反射率R(l)、透射率T(l)和吸收率A(l)分别为(2)、(3)、(4)式：又由普朗克定律可知，黑体在任意波长下的辐射出射度P(l)为(5)式：式中：c1＝2phc2＝3.7418×10－16 W×m2；c2＝hc/k＝14388mm×K；Tt为黑体温度，取为300K。
由此，在忽略成像光学系统透镜、器件窗片和有效吸收面积对红外辐射的衰减作用条件下，可得微桥像元多层膜系在任意波段内吸收的红外辐射功率Pabs和平均吸收率aeff为(6)、(7)式：图2是采用Optilayer光学膜系设计软件，当代入SiNx、VOx、Al等膜层的红外光学色散曲线数据和300K黑体红外波段辐射出射度P(l)理论数据后，得到的像元微桥结构多层膜系吸收率曲线图。
从图2中可分析得出：在图2(a)中，随着空气隙层高度由500nm、1000nm、2000nm、2500nm、3000～3500nm，由于Air/SiNx(100nm)/VOx(100nm)/SiNx(500nm)/Air Gap/Al(100nm)多层膜系中各膜层的光学色散特性，并在外谐振腔的增强吸收作用下，形成了8～14mm波段的两个吸收率峰值；在图2(b)中，通过代入黑体在任意波长下的辐射出射度，计算得到像元微桥多层膜系结构在8～14mm范围内的平均吸收率，表现为先增加后减小，大约在空气隙层高度为2500nm左右时，平均吸收率出现最大值。
一般对于单一波长的光线来说，当空气隙层间距取l/4时，器件像元多层膜系结构的平均吸收率出现最大值，即对应于空气隙层高度2500nm时，反推波长为10mm，这与室温300K物体辐射功率峰值位置较为一致，正是由于红外辐射能量分布的色散特性所致。
此外，考虑SiNx、VOx、聚酰亚氨、Al的实现工艺情况，本文采用了傅里叶反射光谱和相对光谱测试验证的方法，验证了不同结构设计时所对应的器件像元红外吸收特性。
图3是聚酰亚胺（PI）高度系列像元微桥结构的红外反射特性曲线，PI层厚度分别为1.2mm、1.6mm、1.8mm、2.2mm、2.5mm时，实测微桥结构像元的傅里叶红外反射光谱曲线，表征了微桥结构像元在不同空气隙高度下的长波红外吸收特性变化规律，由PI层厚度为1.2mm时，微桥结构红外反射率“波谷”值在9.5mm左右，随PI层厚度增加到2.5mm，微桥结构红外反射率“波谷”值红移到10.2mm左右，接近室温300K物体的红外辐功率峰值。
试验分别采用了傅里叶相对光谱测试仪和单色仪相对光谱测试仪，分析了PI高度为2.5mm时，VOx非制冷红外焦平面探测器像元结构的相对光谱响应特性。
此外，器件芯片真空封装时，采用了前截止波长7.7±0.2mm、后截止波长12.5～14mm的锗带通滤光片。
傅里叶相对光谱测试时，当器件工作在30Hz，50Hz，60Hz帧频时，器件像元的相对光谱响应测试曲线一致，测试像元的前截止波长为7.69mm，后截止波长为13.30mm，峰值响应率波长为10.67mm。
说明：相对光谱测试结果与器件像元真空封装锗窗透过特性直接相关，而与器件工作帧频无关。
结果如图4所示。
作为对比测试，试验同时采用了单色仪相对光谱测试方法，测试了器件在60Hz工作帧频时的相对光谱曲线，并在5Hz调制频率下，检测焦平面单个像元输出信号。
得到的相对光谱测试曲线如图5所示。
图5中，测试像元的前截止波长为7.65mm，后截止波长为12.94mm。
峰值响应波长为10.14mm。
对比两种测试方法得到的结果可以发现，采用单色仪相对光谱测试方法，由于硅碳棒处于900℃左右高温，使得波长偏短部分辐射能量增加明显，截止波长向短波方向偏移，特别是后截止波长向短波方向偏移较大。
同时11mm以后波段，由于像元信号电压减到1mV以下，信噪比低，显示锯齿状相对光谱响应曲线。
在8～14mm段出现的像元反射率曲线“波谷”和相对光谱响应曲线“波峰”，正是由于微桥光学设计中谐振腔作用，增强了像元结构在该波段的吸收系数所致。
采用Optilayer光学膜系设计软件，进行了像元微桥结构光学设计，当微桥面高度为2.5mm时，像元在8～14mm波段范围内的平均红外吸收率达到最高值约50%；采用红外傅里叶反射光谱测试，当微桥面高度由1.2mm增加到2.5mm时，微桥结构红外反射率“波谷”值红移到10.2mm左右；采用了傅里叶相对光谱测试仪和单色仪相对光谱测试仪测试分析发现，当像元PI高度2.5mm时，相对光谱响应率“波峰”位置在10mm左右，这与反射率“波谷”值较为一致。
由此，当设计微桥面高度（即PI高度）为2.5mm时，既使得非制冷探测器微桥结构像元在8～14mm波段的平均红外吸收率达到最高值，又使得10mm左右的相对光谱响达到最高值，有利于提高对室温300K物体在辐射功率峰值10mm左右的光谱响应率。
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