3.3接收方面
接收镜头： 辐射滤光片； 辐射探测器——红外辐射能转变成电能，或者把一种波长的辐 射转变为另一种波长的辐射； 致冷器——探测器致冷在某一确定的工作温度； 电信号处理和滤波； 信号显示。
光导纤维 冷却系统 (A) (B) 激光器 调制器 信息 光学耦合器 光学耦合器 接收器 镜头
( 二)
1）响应度(响应率)
红外探测器的性能参数
探测器的输出信号与入射到探测器的辐射功率之比——探测器的响应度R
反映探测器响应速度的快慢 ;
2）探测器的响应时间（时间常数）
当探测器受辐射照射时，输出信号上 升到稳定值的63％时所需要的时间。 它表征着探测器对辐射响应的快慢， 这个参数越小越好。
log Rω /v w-1
三大环节制约红外技术探测目标的效果: 不同的目标有不同的光谱特性， 目标和探测器之间的环境和距离， 探测系统的性能。
红外技术在未来军事技术中的应用及其其战略地位表现：
1）红外技术是国家安全依赖的主要探测技术手段； 2）红外技术应用将更加广泛； 4）热成像系统与数据链结合形成信息网络； 3）红外技术是未来高技术局部战争使用的主要技术之一； 4）热成像系统与数据链结合形成信息网络。
图2-1电磁辐射波谱
1．红外辐射的基本知识
整个红外辐射通常可分成下列几个波 ：
近红外：波长范围 0.75~3 μm; 中红外：波长范围 3~6 μm; 远红外：波长范围 6~15 μm; 极远红外：波长范围 15~1000 μm.
前三个波段中的一个至少包含一个大气窗口, 最后一个波段，大气对他已基本上不透明了。
4.2红外技术的主要应用
4.2.1、辐射测量和光谱辐射测量
在科学研究中的应用：天气观察，空气污染检测，对农业、渔业和卫 生的地面勘察，行星和恒星温度的测量，行星际和恒星际物质的检测， 其他行星上植物的研究，地球热平衡的测量。 在医学中的应用：表面温度的测量，器官中温度分布的研究，不解包 扎而进行治疗过程的检查，呼吸的空气中和血液中的CO浓度的确定， 航空和宇航医学中的温度测量。 在军事技术中的应用：地形分析，毒气探测，废气探测。 在工业中的应用：非接触测温，生产过程的温度检查，机械设备和堆 放材料中的危险过热警报，陆上、海上和空中运输装备的火灾报警装 置，矿山和汽车工业中的CO测量仪，在电子技术、机械制造和核技 术设施中探测焊接不良和有损伤的构件 。
缺点
高频探测率低、响应慢 （毫秒级 力学性能差、电容率高 大面积不均匀性、生长 和加工成本高
异质外延生长、具有大的晶 格失配
要求在极低温度下运行 量子效率低、低温运行 量子效率低、设计和生 长工艺复杂 设计和生长工艺复杂、 对界面敏感
3、红外探测器的性能参数
（一） 探测器的主要工作条件 1）入射辐射的光谱分布 2）电路的频率范围 3）工作温度 4）光敏面的形状和尺寸 5）偏置情况 6）特殊工作条件
3．红外技术的组成部分
从信息传输链的设计方案出发，把红外技术的组成可以分成发射、 传输和接收三个方面： 3.1发射方面 人工：产生红外辐射，辐射调制、发射天线； 天然：各种天然的和人造的物体发射的红外辐射； 3.2传输 红外辐射的传输通常不要求通过介质，大气对它的影响；红外辐射 与物质的相互作用过程中的衰减(吸收和散射)；红外光缆。
2～2.6μm、3～5μm、8～14μm统称为“大气窗口
图2-2 在一海里的长度上大气的透过率曲线
2．红外技术发展的历史 2.1 红外线的发现及其本质
1800年英国天文学家威·赫谢耳（W·Herschel）首次发现红外线； 早期对红外线的研究都称之为热辐射 ； 红外线其本质为电磁波辐射 ； 研究红外辐射的折射、反射和绕射，就产生了红外技术。
2.3.3当代我国红外技术的发展
我国红外探测器研制从1958年开始，至今已50多年。先后研制过PbS、 PbSe、Ge:Au、Ge:Hg、InSb、PbSnTe、HgCdTe、PtSi/Si、 GaAs/AlGaAs量子阱和热释电探测器等。 我国还在红外光谱、红外无损检测、红外遥感、红外军事等方面也取 得了突出的成绩。
发射器 镜头
大气
窄带通 滤光片
探测器波 长变换器
放大器
检波器 信息
(C)
自然发射器
(D)
多普勒 控制器
外差式 激光器
图2-3 一个信息传输链的简图
(A) 用激光器通过大气传输； (B) 通过光导纤维传输； (C) 自然辐射中包含信息的传输； (D) 用外差方法传输(振荡信号混频，差频信号继续处理)
4．红外技术的地位及应用
第二章 红外技术概述
1．红外辐射的基本知识
红外辐射俗称红外线，它是一种人 眼看不见的光线，是一种客观存在 的物质; 任何一个物体，只要它的温度高于 绝对零度，就要向周围空间辐射出 红外线; 红外线是位于可见光中的红色光以 外的光线 波长范围大致在0.76μm~1000μm; 频率大致在4×1014Hz~3×1011Hz;
红外技术发展的革命性的变化表现在： 1)探测器的光谱响应从短波扩展到长波； 2)探测器从单元发展到多元、从多元发展到焦平面； 3)发展了种类繁多的探测器和系统； 4)从单波段探测向多波段探测发展。 5)从室温探测器发展到制冷型探测器，再从制冷型探测器发 展到室温探测器。 6)从简单的信息处理技术发展到功能复杂而强大的信息处理技术。
现代红外激光演示与展望
黎军 王小刚 深圳市保千里电子有限公司
第一章 绪论
1.1课程开设原因及目的
学校的教育改革——加强素质教育的产物 满足社会和学生的科普的需要
1.2 课程的主要内容
红外技术及其应用 激光技术及其应用
1.3课程传授过程及方法
以讲授为主，还结合实验教学 考试方式为写论文 演示实验地点在理科楼103、105室 第16周交论文，理科楼102室。
2.3
我国红外技术的发展
2.3.1我国红外技术的萌芽 1953年初，部分科学工作者开始做硫化铅红外探测器研究 ； 1958年秋，“55号任务”开始接触到现代红外技术； 1959年底，物理所做成一个供展览显示红外雷达原理的模型； 1960年初物理所建立了以红外探测器为主要研究方向的第九研究 室。
2.2
世界红外技术的发展
二十世纪初，科学工作者开创了红外光谱学和精密辐射学的应用；对 恒星和行星的温度进行了辐射测量；并把红外光源用于医疗过程； 1910年到1920年间出现了红外探测、保密通信、防盗预警、温度遥 测等设备的专利文献； 第二次世界大战期间，红外探测、红外夜视等军用红外技术相继出现； 现代红外技术起始于1940年前后； 二战后美国在完全封闭的条件下，优先持续发展了十多年； 五十年代以来，由于封闭的打破、半导体工艺和激光技术的发展，使 得红外技术得到了突飞猛进的发展； 到今天，红外技术已经广泛用于工业、农业、国防、医疗、交通等方 面，已逐步形成了一个相对独立的红外系统工程领域。
2.2、光子探测器
1）光电子发射探测器 2）光电导探测器 3）光伏探测器 4）光磁电探测器 5）光发射Schottky势垒探测器 6）量子阱探测器(QWIP)
表1 红外探测器比较
探测器类型
热型
本 征 类 光 子 型 Ⅳ-Ⅵ 族 Ⅱ-Ⅵ 族 Ⅲ-Ⅴ 族 非本征类 自由载流子 类 量 Ⅰ型 子 阱 Ⅱ型 类
第三章 红外探测器概述
1、红外探测器
红外探测器是红外探测系统中的核心元件，它是把入射的红 外辐射能转变成其它形式能量的红外辐射能转换器。 红外探测是用仪器（红外系统）接受被探测物发出或反射的 红外线，从而掌握被探测物所处位置的技术。
2 红外探测器的分类
根据工作温度，可以分为低温(需要用液态He、Ne、N 致冷)探测器、中温(工作温度在195～200K的热电致冷) 探测器和室温探测器； 根据响应波长范围，可分为近红外、中红外和远红外 探测器多根据结构和用途，可分为元型(单元)探测器、 多元阵列(镶嵌)探测器和成像探测器。 根据探测机构（响应方式）的不同，可分为热探测 器和光子探测器两大类。
图1， 红外探测器分类
2.1 热探测器 1） 测辐射热电偶和热电堆；利用温差电效应制成的红外 探测器。 2）金属或半导体热敏电阻测辐射热器； 3）气动探测器； 4）热释电探测器；
热探测器的优缺点 热探测器的响应只依赖于吸收的辐射功率，与辐射的光 谱分布无关。 热探测器响应速度的快慢决定于探测器热容量的大小和 热迁移的快慢。减小热容量，增加热迁移，可以加快器 件的响应速度。 热探测器一般不需致冷 (超导除外 )而易于使用、维护， 可靠性好；光谱响应与波长无关，为无选择性探测器； 制备工艺相对简易，成本较低。但灵敏度低，响应速度 慢。 热探测器性能限制的主要因素是热绝缘的设计问题。
4.2.4、通信和遥控
在科学研究中的应用： 对宇宙飞船或在宇宙飞船之间进 行视频和音频传输，天文学中距离和速度的探测。
在军事技术中的应用：视频和音频信息的传输和监听，威 慑武器和制导武器的指令传输，海洋、陆地和空中目标的距 离和速度测量。 在工业中的应用：飞机和汽车防撞器，交通控制（计数和 速度监督），航空工具着陆辅助装置，航空和计量学中的高 精度测量，多频道视频传输，数据传输。
4.1红外技术的优点 1)环境适应性优于可见光，尤其是在夜间和恶劣天候下的工作能力； 2)隐蔽性好，一般都是被动接收目标的信号，比雷达和激光探测安全 且保密性强，不易被干扰； 3)由于是靠目标和背景之间的温差和发射率差形成的红外辐射特性进 行探测，因而识别伪装目标的能力优于可见光； 4)与雷达系统相比，红外系统的体积小，重量轻，功耗低，特别适用 于“发射后不管”的精确制导武器。
4.2.2、能量辐射物的搜索和跟踪 在科学研究中的应用：卫星探测与跟踪，宇航装置的导航， 水平稳定器，太阳跟踪仪。 在军事技术中的应用：火箭和飞机预警，防御火箭的控制， 飞机控制，高射炮火控制仪， 遥控引爆管，飞机碰撞预警 ；