[發明專利]一種適于低溫環境的單元型雙波段紅外探測組件

有效

• 申請號: 201610844469.2
• 申請日: 2016-09-22
• 公開（公告）號: CN106500835B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 卜洪波;張玉貴;王宇;于正陽;李立金;石峰;陳龍;劉正敏;郭元榮
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42;G01J1/44;G01J1/02;G01J1/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 張麗娜

技術領域

本發明涉及一種適于低溫環境的單元型雙波段紅外探測組件，主要用作信號鏈前端的光電轉換傳感器，尤其適用于低溫環境下、寬波段的、紅外光譜的分析和應用領域中。所述的低溫環境是指溫度低于80K，優選60K～80K；所述的寬波段，范圍為2.5μm～13.3μm的紅外光波波長。

背景技術

紅外探測器在紅外光譜分析領域中得到越來越廣泛的應用，它是獲取紅外入射光信息的源頭所在，將輸入光轉換為電信號進行后續處理，進而獲得信號幅度、相位、光譜等表征光譜的有效信息。目前，隨著光譜探測技術的發展，對探測器低噪聲特性、寬光譜覆蓋范圍的要求也越來越高，現有的探測器技術很難滿足當前的需求。

現有的探測器大都以單元或陣列的形式進行封裝，其光譜覆蓋范圍取決于探測器像元自身的光譜響應范圍，同一類型探測器的光譜響應范圍受像元材料影響而非常有限，不能實現寬波段范圍的覆蓋；另一方面，傳統探測器受前置放大電路與杜瓦或探測器靠外部電纜分離連接的影響，容易引入較多電路噪聲，從而使探測分辨力有所降低。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種適于低溫環境的單元型雙波段紅外探測組件。

本發明的技術解決方案為：

一種適于低溫環境的單元型雙波段紅外探測組件，包括杜瓦殼體、窗片、U型支架、分色片、第一波段單元型探測器、第二波段單元型探測器、第一波段前置放大電路模塊、第二波段前置放大電路模塊、測溫二極管和陶瓷基板；

杜瓦殼體的后端面開有與制冷機相耦合的冷腔，杜瓦殼體的前端面焊接窗片；在杜瓦殼體的內部且位于冷腔的端頭處有陶瓷基板，制冷機的冷指插入冷腔后對陶瓷基板進行制冷；U型支架粘接固定連接在陶瓷基板的上面中心位置；

U型支架的形狀為一方形平臺的兩個對邊豎直向上各伸出一個支撐板，其中的一個支撐板上有成90°的三角形卡槽用于固定分色片，三角形卡槽上分色片的粘接面與方形平臺成45°夾角，另外一個支撐板上不帶卡槽；測溫二極管粘接在另外一個支撐板的背面，用于第一波段單元型探測器和第二波段單元型探測器的溫度監測；第一波段單元型探測器粘接于U型支架的不帶卡槽的支撐板內側，第二波段單元型探測器置于U型支架的方形平臺上面；

第一波段前置放大電路模塊和第二波段前置放大電路模塊分別位于U型支架的兩側并粘接于陶瓷基板上。

入射光中的紅外光信號透過窗片后透射于分色片上，分色片將紅外光信號分為兩個波段的光，即第一波段的光和第二波段的光，分別入射到第一波段單元型探測器和第二波段單元型探測器上；第一波段單元型探測器接收第一波段的光后將第一波段的光光電轉換為電流信號，然后輸出給第一波段前置放大電路模塊，第二波段單元型探測器接收第二波段的光后將第二波段的光光電轉換為電流信號，然后輸出給第二波段前置放大電路模塊；第一波段前置放大電路模塊把接收到的電流信號轉換為電壓信號并進行濾波放大后輸出第一波段電壓信號，第二波段前置放大電路模塊把接收到的電流信號轉換為電壓信號并進行濾波放大后輸出波段電壓信號。

陶瓷基板上對應第一波段前置放大電路模塊和第二波段前置放大電路模塊的底部焊盤位置加工有金屬化區域；通過銦球把第一波段前置放大電路模塊和第二波段前置放大電路模塊底部的各個焊盤壓焊在陶瓷基板的相應金屬化區域處；再通過金屬絲引線連接陶瓷基板的金屬化區域和杜瓦殼體的陶瓷引線環，把第一波段前置放大電路模塊和第二波段前置放大電路模塊的信號以及測溫二極管的信號引出杜瓦殼體。

窗片的正反面鍍有增透膜，使2.4μm～13.3μm譜段透過率都不小于85％，且為抑制低頻雜光，使0.7μm～2.1μm譜段透過都不大于5％。

所述的分色片為正八邊形平面鏡，鏡面所在平面與入射光軸方向成45°夾角，分色片的正反面都鍍有分色膜，其對于2.4μm～5.5μm波長的光線反射率都不小于90％，對于5.5μm～13.3μm的光線透過率都不小于85％。

第一波段單元型探測器置于入射光光軸垂直方向，其為單元型InSb短中波紅外探測器；第二波段單元型探測器置于入射光光軸方向，其為單元型MCT長波紅外探測器。