红外探测器的发展
红外探测技术
第1章 绪论
教学要求
（1）在介绍电磁辐射的基础上给出红外辐射的
概念及特点；
（2）讨论红外物理与红外技术的关系；
（3）介绍红外技术在军事和国民经济中的应用。
主要内容
1.1 红外辐射的基本概念
1.2 红外物理与红外技术
1.3 红外技术应用
1.1 红外辐射的基本概念
1.1.1
电磁辐射
红外辐射.
1.3.3 红外技术在国民经济的应用
(3）红外医疗 主要应用在红外诊断、红外理疗等，如热像仪 (4）红外遥感 保密性好，抗干扰能力强，能昼夜工作
1.3.3 红外技术在国民经济的应用
（5）红外辐射加热 通过需用某些发射率高的材料实现 （6）红外光谱技术 消不同物体在不同条件下发出的红外波段光谱辐射 特性不同，来监测、鉴别物质成分
气污染分析，非破坏性实验，以及医学中疾病的检测，病
理分析等。
参考文献
[1] 石晓光，王蓟，叶文. 红外物理[M]. 北京：兵器工
业出版社，2006.
[2] 叶玉堂，刘爽. 红外与微光技术[M]. 北京：国防工 业出版社，2010. [3] 张建奇，方小平. 红外物理[M]. 西安：西安电子科 技大学出版社，2004.
1.3.2 红外技术在军事领域的应用
（1）红外制导 利用目标本身的 红外辐射来引导导弹
或其他武器装备自动
接近并摧毁目标 （2）红外通信 利用红外辐射的 平行光束作为载波，
利用其良好的方向性
和安全通信。
1.3.2 红外技术在军事领域的应用
(3）红外夜视 物体在任何时刻、任何环境散发着红外辐射
1.3.2 红外技术在军事领域的应用
中红外
2.5~25
红外探测技术的应用
红外探测技术的应用摘要：红外探测技术广泛应用于生活与科技的方方面面，不过红外技术的发展也经历了一个比较漫长的过程，从发现到应用，都是一点一丁的积累的。
在这个过程中，红外技术也慢慢改变，极大方便人们的生活。
关键词：红外探测技术；应用；发展趋势一、引言红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波辐射，人眼察觉不到。
要察觉这种辐射的存在并测量其强弱，必须把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。
一般说来，红外辐射照射物体所引起的任何效应，只要效果可以测量而且足够灵敏，均可用来度量红外辐射的强弱。
现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应。
这些效应的输出大都是电量，或者可用适当的方法转变成电量。
红外探测技术是利用目标辐射的红外线来搜索、探测和跟踪目标的一门高技术。
由于红外探测器环境适应性好、隐蔽性好、抗干扰能力强、能在一定程度上识别伪装目标，且具有设备体积小、重量轻、功耗低等特点，所以在军事，医疗，工程等领域都得到广泛的应用。
二、红外探测的发展历史发展过程：1800 年, 英国人赫婿尔用水银温度计发现红外辐射。
1821 年, 塞贝克发现温差电效应, 之后把热电偶、热电堆用于红外探测器。
1859 年, 基尔霍夫提出有关物体热辐射吸收与发射关系的定律。
1879～1884年, 斯特番•玻尔兹曼提出了有关绝对黑体总辐射能量与其绝对温度之间关系的定律。
1893 年, 维恩推出黑体分布的峰值与其温度之间关系的位移定律。
1900 年, 普朗克发表能量子模型和黑体辐射定律, 导出黑体光谱辐射出射度随温度和波长变化的关系式。
上述这些工作为红外技术的发展奠定了坚实的理论基础。
在1910～1920 年的10 年中, 出现了探测舰船、飞机、炮兵阵地和冰山等目标的红外装置, 发展了通信、保安、红外测温等设备。
二战期间, 出现了红外变像管、光子探测器等, 开创了夜视技术。
1952～1953 年, 美国研制出世界上最早的热像仪,1956 年长波热像仪问世, 随后, 1964 年美国TI 公司研制的热像仪成功地用在越南战场上。
史衍丽：第三代红外探测器的发展与选择
〈综述与评论〉第三代红外探测器的发展与选择史衍丽1,2（1.昆明物理研究所，云南昆明 650023；2.微光夜视技术重点实验室，陕西西安 710065）摘要：随着军事应用对高性能、低成本红外技术的需求，红外探测器像元数目从少于100元的一代发展到10万元中等规模的二代，到百万像素的三代，何谓第三代？在众多的材料和器件中，可作为第三代红外探测器的材料以及器件有哪些？在红外探测器技术飞速发展的今天，我们该作如何的选择？结合以上问题，对当前国际上作为第三代红外探测器选择的碲镉汞、量子阱以及Ⅱ类超晶格探测器材料、器件进行了分析，总结了第三代红外探测器的特征，为国内第三代红外探测器的发展提供选择与参考。
关键词：第三代红外探测器；碲镉汞；量子阱；Ⅱ类超晶格中图分类号：TN215 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2013)01-0001-08 Choice and Development of the Third-Generation Infrared DetectorsSHI Yan-li1,2（1.Kunming Institute of Physics, Kunming 650223, China;2.Science and Technology on Low-light-level Night Vision Laboratory, Xi’an 710065, China）Abstract：With the requirement of military application and development of the infrared detectors toward high performance and low cost, infrared detectors continuously develop from the first generation with low density pixel number below 100 to second generation with middle number of pixel about 100 000 till to third Generation with megapixel number. What is the third generation infrared detector? How to choose the device and material as the third generation infrared detector? HgCdTe, quantum well infrared detectors and type-II superlattices infrared detectors have been thought as third generation infrared detectors in the world, the corresponding materials and devices were discussed in order to understand the characterization of the three kinds detectors, the aim is to advance the development of our third generation infrared technology.Key words：third generation infrared detectors，HgCdTe，QWIPs，type-Ⅱ superlattices0引言红外探测器技术是红外技术的核心，红外探测器的发展引领也制约着红外技术的发展。
红外技术的应用和前景
红外技术的应用及前景红外技术的应用及前景 (1)摘要 (2)第1章绪论 (2)第2章红外探测技术 (4)摘要本文在第一章中主要介绍了红外线的基础、红外线的特性以及红外技术的发展历史，在第二章中，重点介绍了红外线在探测方向的应用，以及不同的红外探测器的分类和特性，并且通过对探测原理的推导，了解探测器工作的方法,最后介绍了红外探测器的发展前景。
关键字：红外线、探测器第1章绪论1.1引言目前红外技术作为一种高技术，它与激光技术并驾齐驭，在军事上占有举足轻重的地位.红外成像、红外侦察、红外跟踪、红外制导、红外预警、红外对抗等在现代和未来战争中都是很重要的战术和战略手段.在70年代以后，军事红外技术又逐步向民用部门转化.红外加热和干燥技术广泛应用于工业、农业、医学、交通等各个行业和部门.红外测温、红外测湿、红外理疗、红外检测、红外报警、红外遥感、红外防伪更是各行业争相选用的先进技术.标志红外技术最新成就的红外热成像技术，它与雷达、电视一起构成当代三大传感系统，尤其是焦平面列阵技术的采用，将使它发展成可与眼睛相媲美的凝视系统.1.2红外简介1.2.1红外线概述1672年，牛顿使用分光棱镜把太阳光（白光）分解为红、橙'黄'绿、青、蓝、紫等各色单色光，证实了太阳光（白光）是由各种颜色的光复合而成。
1800年，英国物理学家F. W.赫胥尔从热的观点来研究各种色光时，偶然发现放在光带红光外的一支温度计，比其他色光温度的指示数值高.经过反复试验，这个所谓热量最多的高温区，总是位于光带最边缘处红光的外面.于是他宣布：太阳发出的辐射中除可见光线外，还有一种人眼看不见的“热线"，这种看不见的“热线”位于红色光外侧，叫做红外线.这种红外线，又称红外辐射，是指波长为0.78~1000四的电磁波.其中波长为0.78~1.5网的部分称为近红外，波长为1.5~10H m的部分称为中红外，波长为10~1000削的部分称为远红外线.而波长为2.0-1000pm的部分，也称为热红外线.红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射，它在电磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。
红外探测技术的进展_应用及发展趋势
红外探测技术的进展、应用及发展趋势葛文奇（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１３００３３）【摘要】简要介绍了红外技术的发展历史、成像原理及红外器件，并对制冷技术、红外光学系统、前视红外（ＦＬＩＲ）及红外搜索跟踪系统（ＩＲＳＴ）、红外隐身与对抗技术和数据融合技术做了概述，对红外器件、ＩＲＳＴ及其未来发展趋势进行了综述。
关键词：红外器件；制冷技术；光学系统；搜索跟踪系统（ＩＲＳＴ）；发展趋势中图分类号：ＴＮ２１５ＣｕｒｒｅｎｔＳｔａｔｕｓａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＴｒｅｎｄｓｏｆＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＧｅＷｅｎ－ｑｉ（ＣｈａｎｇｃｈｕｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓ，ＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００３３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｈｉｓｔｏｒｙｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｐｙ，ｉｍａｇｅｒｙｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｉｎｆｒａｒｅｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｃｏｏｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｎｆｒａｒｅｄｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ，ＦＬＩＲ，ＩＲＳＴ，Ｉｎｆｒａｒｅｄｓｔｅａｌｔｈａｎｄｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｄａｔａｆｕｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｒｅａｌｓｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｒｅｎｄｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄＩＲＳＴａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｆｒａｒｅｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔ；ｃｏｏｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ；ＩＲＳＴ；ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｒｅｎｄ１引言红外技术在军事应用的牵引和推动下，得到快速发展。
红外系统有如下４方面优点：１．环境适应性好，在夜间和恶劣气象条件下的工作能力优于可见光；２．被动式工作，隐蔽性好，不易被干扰；３．靠目标和背景之间各部分的温度和发射率形成的红外辐射差进行探测，因而识别伪装目标的能力优于可见光；４．红外系统的体积小、质量轻、功耗低。
红外热像仪发展历程
红外热像仪发展历程红外热像仪是一种能够将目标物体的红外辐射转换为可视化的热像的仪器。
它具有无触发和非接触的特点，广泛应用于军事、医疗、消防、石油、电力等领域。
下面就为大家介绍一下红外热像仪的发展历程。
20世纪初，人们开始意识到红外辐射的存在，并且试图开发出能够观测和探测红外辐射的仪器。
然而，在当时的技术条件下，红外热像仪的发展还受到了制约。
直到20世纪50年代，随着红外探测器和电子显示器件的发展，红外热像仪才开始进入实用化阶段。
50年代末，美国斯普拉格公司在红外探测器和光电传感器方面取得了重要突破，实现了实时热像的观测。
这也使得红外热像仪从此成为军用领域的重要设备，在战术侦察、目标识别和夜间作战中发挥了重要作用。
70年代，随着热成像探测材料和光学系统的改进，红外热像仪的性能进一步提高。
热像仪的分辨率得到了显著提高，能够实现更高的目标识别能力。
同时，红外热像仪的体积和重量也得到了大幅减小，使得其适用于更多的应用场景。
80年代末和90年代初，随着微机技术的快速发展，红外热像仪的数字化和智能化特性开始得到广泛应用。
微处理器的引入使得红外热像仪能够实现图像处理、数据存储和分析等功能。
而智能算法的引入则进一步提高了红外热像仪的目标识别和跟踪能力。
21世纪初，随着红外探测器技术的突破，红外热像仪进一步实现了高分辨率和高灵敏度。
同时，红外热像仪的成本也得到显著降低，使得其逐渐普及到商业领域。
红外热像仪被应用于建筑、安防、电力、医疗等领域，为人们的生活和工作带来了便利。
现如今，红外热像仪正朝着更高的分辨率、更低的功耗和更智能的方向发展。
新的探测材料、光学材料和图像处理算法的不断涌现，使得红外热像仪的性能不断提高。
同时，红外热像仪的应用领域也在不断扩大，如无人机、自动驾驶、机器人等。
总之，红外热像仪经过多年的发展，从最初的实验阶段逐渐成熟起来。
它的发展离不开红外探测器、光学系统和图像处理算法等多个领域的进步。
红外热像仪的应用领域也越来越广泛，为人们的生活和工作带来了诸多便利。
红外对射的发展和分类
廿年对射话发展上海安盾电子有限公司李松周界防范作为治安防范措施的技防手段之一，是我们未雨绸缪的第一道急需的防线。
主动红外探测器作为一种周界防范报警应用的无形电子围栏(Intangible-Electric-Fences)，业界常简称为“主动红外”、“红外对射”。
主动红外探测器自90年代初期开始进入国内安防市场，其市场发展历程已经有20多年，因其优越的性价比和技术的不断更新换代，此类产品目前仍是国内外周界安防应用市场的最主要产品。
上海安盾电子有限公司作为国内优质红外对射探测器专业供应商，有十几年的历史，亲身经历的各代对射产品的发展历程。
主动红外探测器全名叫“光束遮断式感应器”(Photo-electric-Beam-Detector)，总是一个发射端(Transmitter)和一个接收端(Receiver)成对使用，基本构造如下图。
其侦测原理乃是发射端利用红外光发射二极体主动产生一束或多束人眼无法看到的脉冲红外线，再经光学镜面做聚焦处理使光线传至远端的受光器接受，形成警戒线，当光线被遮断时就会发出警报。
由于红外线是扩散性传播，能量不易集中，一般探测器侦测范围不超过300米。
主动红外探测器的形式分类依据红外线发射形式及功能可分成以下几种：⏹单光束对射型（Single-Beam）单束红外线遮断即报警，较易误报，多用于5-20米以内的室内外较单纯的安装环境。
典型产品如上世纪90年代早期的ALEPH公司的HA-10SI 等⏹双光束对射型(Twin-Beam)利用光学机构形成两束红外光，必须同时遮断才报警，光束间距较小，成本低，室外探测距离为20-100米。
典型产品如2003年以前的ALEPH公司的HA/ABT系列、SELCO的SBT系列⏹独立双束光对射型（大口径双光束对射型）(Independent -Twin-Beam）由两组独立的单光束机构组成的双光束探测器，具有两组收发头，能量强度是双倍，光束间距在100厘米以上，比一般双光束产品稳定，适用于民用场所的复杂环境，探测距离在30-150左右。
红外探测器的七大用途
红外探测器的七大用途导语：红外光是波长介于可见光与太赫兹波之间的电磁波，红外探测器就是用来探测这种人眼看不见的光信号的器件。
它将红外光信号转变成某种可测量的物理量，从而实现感知。
红外光是波长介于可见光与太赫兹波之间的电磁波，红外探测器就是用来探测这种人眼看不见的光信号的器件。
它将红外光信号转变成某种可测量的物理量，从而实现感知。
经过几代的发展，红外探测器已经从单元发展到焦平面阵列。
红外焦平面根据制冷方式划分，分为制冷型焦平面阵列和非制冷型焦平面阵列。
制冷型探测器背景温度与探测温度之间的对比度决定着探测器的理想分辨率，所以，为提高探测器精度必须大幅降低背景温度。
制冷型探测器发展较早、应用广泛的有：HgCdTe探测器、InSb探测器和量子阱探测器等。
非制冷型探测器能在室温工作，主要有微测辐射热计、热释电探测器和热电堆探测器等。
只要不处在绝对零度，地球温度环境下的物体都存在红外辐射。
因此，地球环境下的目标探测，红外具有特别重要的地位。
相比其他手段，红外探测具有隐蔽性强、恶劣天气影响小，适于夜间使用；识别目标能力强的特点。
红外系统涉及成像、成像光谱、智能化检测等问题，那么，这天上地下的，红外探测器究竟能用在哪儿？气象预测因为有风云系列气象卫星、海洋系列卫星昼夜监测，发送卫星云图，所以台风预测越来越准确。
尤其是卫星上的红外探测器组件，做成遥感仪器放在卫星上，才能够观测得到各种成像。
对地成像红外探测器规模越大看得越清楚，大规模就是像素做的多，目前规模最大的是美国做的6400万像素。
汶川地震时中美协商，请美方派卫星在汶川上空观测灾情。
军事侦察红外侦察分为地面、海面、空中和空间侦察。
空间侦察主要指：利用侦察卫星上的红外遥感设备，从空间轨道上对目标实施侦察和监视。
我国商用卫星已能够拍到美国军用造船厂的清晰图片。
环境监测2011年日本福岛核电站事故，放射性物质泄漏，美国海洋与大气管理局公布污染海水流向预测结果图，正是基于红外成像做出来的。
军用红外技术
一切温度高于绝对零度的物体都有其自的 红外辐射，这就是为目标和景物的探测、识别 奠定了客观基础。 1800年，英国天文学家F.W.Herschel首先 发现了红外辐射。二战后，许多国家都认识到 红外技术的重要性，并致力于其研究和发展， 其重要的工作是研制响应波段在大气窗口的光 子型红外探测器，并研制出如硫化铅(PbS)、 锑化铟(InSb)、锗掺汞(Ge:Hg)、碲镉汞 (HgCdTe)等红外探测器。
军用红外技术成为国家安全防御体系中的重要探测技术由于大气层外的空间最适于红外系统使用红外探测是侦察卫星导弹预警卫星采用的主要探测手段也是气象资源普查遥感卫星必备的探测方式
军用红外技术
一、概述
红外技术是研究红外辐射的产生、传播、 探 测、转换及其应用的技术。 一般按波长 将红外辐射分为： 0.78m< 1.4 m 近红外 1.4 m < 3 m 中红外 3 m < 1000 m 远红外
可扩散到n区一侧的结边界， n区的光生 空穴可扩散到p区一侧的结边界。同时， 结区的光生电子-空穴对受结电场的作用 而分开，电子漂向n区，空穴漂向p区。上 述过程的总效果是使p区和n区各自获得光 生正电荷和负电荷，使p-n结的势垒高度 降低。这种由光辐射而产生的势垒变化称 之为光生电动势，此现象叫光生伏打效应。
高温超导探测器被认为是红外与亚毫米 波波段的最佳器件，填补目前亚毫米波 段无探测仪的空白。 工耗小，噪声低 ，有利于制成均匀的大 面积阵列。 全天候工作能力较好。 成本低。Honeywell 93年称，淀积在Si 微结构上的高温超导测辐射热计之成本 比HgCdTe的要低几个数量级。
通常认为，大气三个窗口的红外辐射能量对 应目标的典型温度大约分别为1500k、900k和 300k。 红外FPA（焦平面阵列）探测器是红外探测 器发展史上的一个重要里程碑。它有两个显著 的特征，一是探测元数量很大，达到103～106 量级，以至可以直接置于红外物镜的焦平面上 实现所谓的大角度“凝视”，而不需要光机扫 描 结构；二是有一部分信号处理工作由与探测器 芯片互连在一起的集成电路完成，电子脉冲代 替了光学机械扫描体制。
红外线传感器的发展与应用
红外线传感器的发展与应用一、引言宇宙间的任何物体只要其温度超过零度就能产生红外辐射，事实上同可见光一样，其辐射能够进行折射和反射，这样便产生了红外技术利用红外光探测器因其独有的优越性而得到广泛的重视，并在军事和名用领域得到了广泛的应用。
军事上，红外探测用于制导、火控跟踪、警戒、目标侦查、武器热瞄准器、舰船导航等。
在民用领域，广泛应用于工业设备监控、安全监视、救灾、遥感、交通管理以及医学诊断技术等。
红外探测就是用仪器接受被探测物发出或者反射的红外线从而掌握被测物所处位置的技术。
作为红外探测系统的核心期间，红外传感器（也称为红外探测器）的研究成为一个热点。
二、红外传感器的综述2.1 红外传感器的定义红外线传感器（n frared tran sducer ）是用红外线的物理性质来进行测量的传感器。
红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。
它是一种不可见光，其光谱位于可见光中红色以外，所以称红外线。
工程上把红外线占据在电磁波谱中的位置（波段）分为：近红外、中红外、远红外、极远红外四个波段。
任何物质，只要它本身具有一定的湿度（高于绝对零度），都能辐射红外线。
2.2 特点红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，响应快等优点。
2.3可测量的物理量红外线传感器常用于无接触温度测量，气体成分分析和无损探伤，在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用。
2.4红外传感器的原理红外线传感器是利用物体产生红外辐射的特性，实现自动检测的传感器。
在物理学中，我们已经知道可见光、不可见光、红外光及无线电等都是电磁波，它们之间的差别只是波长（或频率）的不同而已。
下面是将各种不同的电磁波按照波（或频率）排成如下图所示的波谱图，称之为电磁波谱。
严谣对1大*w 材-4 匚茲4站 #L»J 电磁波波谱图从图中可以看出，红外线属于不可见光波的范畴，它的波长一般在 0.76 —600卩m 之间（称为红外区。
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红外技术发展的先导是红外探测器的发展，一个国家红外探测器的技术水平代表着其红外
技术发展的水平。最早的红外探测器是1800年英国天文学家威廉·赫歇耳发明的水银温度
计，随后发明了热电偶、热电堆，1880年美国的Langley发明了测热辐射计。最初的红
外探测器主要是热电探测器，直至1917年Case研制出第一只硫化铊光电导探测器，这
种探测器比热电探测器灵敏度高，响应也快。第二次世界大战，人们认识到了红外技术在
军事应用中的巨大潜力，开始对红外技术极为重视，寻找新的材料和制作方法。19世纪
40年代初，以PbS为代表的光电型红外探测器问世，随后又出现了硒化铅、碲化铅探测
器。二次大战后，半导体技术的发展推动了红外探测技术的发展，先后出现了InSb、
HgCdTe、掺杂Si、PtSi。InSb的灵敏度较高，但是带隙只有0.22eV，所以只能探测低
于5.6μm。PtSi由于它的高均匀性和可生产性，可以做成大的焦平面阵列,但是其截至波
长为5.7μm，也只能用于中短波范围，而且量子效率很低。同时InSb和PtSi都没有波
长可调性和多色探测能力。掺杂Si有很宽的光谱带宽，但是也不具备波长可调性，而且必
须工作在很低的温度。1959年Lawso研制出碲镉汞（HgxCd1-xTe）的长波长红外探
测器，这是红外技术史上的一次重要进展。它是目前性能最好，也是最广泛应用的II－VI
族红外探测器。它是利用带间吸收，因此具有极高的探测率和量子效率。通过调节Hg的
组分x可以实现带隙从0-0.8eV的连续可调。因此它所能探测的波长范围覆盖了中波红
外（3-5μm）和长波红外（8-14μm）两个波段。
而利用MBE生长的III－V族材料体系制成的量子阱材料正好可以弥补碲镉汞方面的不
足，III－V族材料生长、器件制作工艺成熟，适于制作大面阵探测器。同时III－V族材
料组分容易控制和调节，通过调节化合物的组分，可以比较容易的改变量子阱的阱宽、垒
高等参数，进而可以调节探测波长。可以覆盖三个主要的大气窗口。因此III－V族材料在
实现多色探测方面也有很大的优势。因此有望与HgxCd1-xTe材料并驾齐驱，在军事上
和民用上都发挥重要的应用。以下图1为红外探测器研究的发展史。
图1 红外探测器发展历史 表1列出了几种常用红外探测器材料及他们的响应波段
范围 探测器材料
近红外(0.7～1.1μm) 硅光电二极管 (Si)
短波红外(1～3 μm) 铟镓砷(InGaAs)、硫化铅探测器(PbS)
中波红外(3～5 μm)
锑化铟(InSb)、碲镉汞探测器(HgCdTe)、量
子阱探测器(QWIP)
长波红外、热红外(8～14 μm)
碲镉汞探测器(HgCdTe)、量子阱探测器
(QWIP)
远红外(16 μm以上) 量子阱探测器(QWIP)
表1.几种常用的红外探测器及它们的响应波段
红外探测器的应用前景
由于MCT材料制备困难、制备周期长、成本高、均匀性差等缺点，使得在制备红外焦
平面阵列时失去了优势，这时III－V族量子阱红外探测器开始崭露头角。特别是
GaAs/AlGaAs等材料系，由于用该类材料的光电子和高速微电子器件已大批量投放市
场，直到6英寸的大面积GaAs衬底已可商用，其材料生长及器件制作工艺十分成熟，材
料的均匀性好（美国的Gunapala MBE方法生长的外延片所制成的256*256的手持照
相机在65536个像素中只有10个盲点）。器件成品率高，可大大降低红外探测器的成
本。
（a）军事和国防领域
红外探测器的发展得益于战争尤其是二次大战的刺激。随后的冷战时期，到现今的局部
战争，人们不断加深对红外探测器重要性的认识。至今，军事应用仍占整个红外敏感器市
场的75%。军用红外系统通常工作在3～5μm和8～10μm两个大气窗口，它能透过
烟、尘、雾、树丛等，可以实现昼夜探测。夜幕历来是战争的屏障，由于红外技术的发
展，掌握红外探测优势的一方具有单向透明的优
图2 中波1024×1024 QWIP照相机的红外成像
图3 长波1024×1024 QWIP照相机的红外成像
点，常规的树丛和夜色越来越不起作用。图2为长波1024×1024 QWIP照相机的红外
成像，图3为四英寸GaAs片上的9个1024×1024像素的焦平面阵列。图4为用长波
长量子阱红外探测器（QWIP）RADLANCE摄像机拍摄到的Delta-Ⅱ运载火箭发射过程
的红外图。
图4 长波长QWIP RADLANCE摄像机拍摄到的Delta-Ⅱ运载火箭发射过程的红外图
（b）消防方面的应用
量子阱红外探测器可以覆盖更长的波长，用它做成的量子阱红外摄像机，可以透过烟雾
看清火灾滞留的高温区——图5(b)中白的亮区（以前的红外摄像仪是难以看清的），这些
滞留的高温区是消防队员们所关心的，也是很难发现的，因为这些看似已经熄灭的地方可
能会突然再度燃烧起来。
（a）高灵敏度CCD拍的可见光图像
（b）256×256 QWIP 手提照相机拍的图像
图5
（c）工厂机器的检测
量子阱红外探测器还可以用来检测机器的状况。这种探测器可以检测出机器中的不正常
的压力，指导人们对机器的维修和保养，如图6所示。
（a）正常的操作条件
（b）受压力不正常条件下的图象
图6
（d）医疗上的应用
人身体上有病变的组织和正常组织的温度会有所不同，利用QWIP可以区分出他们之
间的微小差别，因而可以很方便的探测到人体组织的病变部位，如图7所示。
（a）显示出鼻尖由于皮肤癌新陈代谢快而导致温度比周围健康组织高
（b）正常鼻子的图象，通常鼻子耳朵是脸上凸出部位而比其它地方要稍冷些
图7
除了上面所说的几方面外，量子阱红外探测器还在气候监测、资源勘探、天文观测等很
多方面有着重要的应用。