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光读出红外成像中微梁反光板变形的影响

高杰  张青川  史海涛  陈大鹏  焦斌斌  钱剑  程腾  伍小平  
【摘要】:在利用双材料微悬臂梁阵列进行红外探测的技术中,其核心器件—红外焦平面阵列(Focus Plane Array,FPA)由于制作工艺的影响以及残余应力的存在,微悬臂梁的反光板会发生弯曲变形。本文针对已提出的刀口滤波光学读出方法,给出了弯曲反光板的光学检测灵敏度模型,系统的分析了光学检测灵敏度随反光板曲率半径和反光板尺寸的变化关系。理论分析表明,在反光板曲率半径一定的情况下,光学检测灵敏度首先随着反光板长度的增加而增大,达到最大值后随着反光板长度的增加而减小;对于不同曲率半径和长度的反光板,分析给出反光板长度L和曲率半径R在满足L~2/R=λ(λ为照明光波长)时,光学检测灵敏度达到最大值。实验测量了已制作的像素尺寸分别为200um,120um和60um FPA的光学检测灵敏度,并分别对上述三种尺寸的FPA进行了热成像实验,结果表明理论分析与实验结果相吻合。最后,在理论分析和实验结果的基础上,本文给出了两种简便可行的优化光学检测灵敏度的方法,即通过改变双材料梁的厚度比,或对FPA进行热退火处理,控制和调节微悬臂梁的曲率半径,从而达到优化光学检测灵敏度的目的。

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