CN103682076A - 一种甚长波热释电红外单元探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种甚长波热释电红外单元探测器，包括吸收层和内部放大电路。该吸收层包括：钽酸锂晶片，该钽酸锂晶片包括底面和顶面；金属反射层，设置在钽酸锂晶片的底面上；第一金属吸收层，设置在钽酸锂晶片的顶面上；铁氧体层，设置在所述第一金属吸收层的顶面上；介质层，设置在铁氧体层的顶面上；第二金属吸收层，设置在介质层的顶面上。本发明的实施例中的甚长波热释电红外单元探测器中，金属吸收层与金属反射层以及钽酸锂晶片形成谐振腔对特定波段的红外光进行多次谐振吸收，同时介质层也可形成小的反射腔进行多次吸收，最大限度的提高了对入射光的吸收率。
Description
技术领域
本发明涉及热释电红外探测器技术领域，尤其是涉及一种甚长波热释电红外单元探测器。
背景技术
热释电材料是一种具有自发极化的电介质,它的自发极化强度随温度变化,可用热释电系数p来描述,p=dP/dT，其中P为极化强度，T为温度。在恒定温度下，材料的自发极化被体内的电荷和表面吸附电荷所中和。如果把热释电材料做成表面垂直于极化方向的平行薄片，当红外辐射入射到薄片表面时，薄片因吸收辐射而发生温度变化，引起极化强度的变化。而中和电荷由于材料的电阻率高跟不上这一变化，其结果是薄片的两表面之间出现瞬态电压。若有外电阻跨接在两表面之间，电荷就通过外电路释放出来。电流的大小除与热释电系数成正比外，还与薄片的温度变化率成正比，可用来测量入射辐射的强弱。
甚长波红外频段热释电红外单元探测器吸收层的吸收率是其重要性能参数之一，因此，如何提高热释电红外单元探测器的吸收率得到提高、从而提高热释电红外单元探测器的响应率和探测率，是本领域中的重要问题。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种吸收率高的热释电红外单元探测器。
本发明公开的技术方案包括：
提供了一种甚长波热释电红外单元探测器，包括吸收层和内部放大电路，其特征在于，所述吸收层包括：钽酸锂晶片，所述钽酸锂晶片包括底面和顶面；金属反射层，所述金属反射层设置在所述钽酸锂晶片的底面上；第一金属吸收层，所述第一金属吸收层设置在所述钽酸锂晶片的顶面上；铁氧体层，所述铁氧体层设置在所述第一金属吸收层的顶面上；介质层，所述介质层设置在所述铁氧体层的顶面上；第二金属吸收层，所述第二金属吸收层设置在所述介质层的顶面上。
本发明一个实施例中，所述金属反射层为镍铬合金层。
本发明一个实施例中，所述钽酸锂晶片的厚度为20至30微米。
本发明一个实施例中，所述第一金属吸收层为镍铬合金层。
本发明一个实施例中，所述介质层为树脂层。
本发明一个实施例中，所述介质层为高分子聚合物层。
本发明一个实施例中，所述第二金属吸收层为镍铬合金层。
本发明的实施例中的甚长波热释电红外单元探测器中，金属吸收层与金属反射层以及钽酸锂晶片形成谐振腔对特定波段的红外光进行多次谐振吸收，同时介质层也可形成小的反射腔进行多次吸收，最大限度的提高了对入射光的吸收率。
附图说明
图1是本发明一个实施例的甚长波热释电红外单元探测器的吸收层的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图详细说明本发明的实施例的甚长波热释电红外单元探测器的结构。
本发明一个实施例中，一种甚长波热释电红外单元探测器可以包括吸收层和内部放大电路，并且还可以包括支架、管壳和窗口等元件。吸收层可以包括钽酸锂 (LiTaO3)热释电材料(p的数量级为10-8C/K.cm2)的小薄片（即钽酸锂晶片）作为响应元。
本发明的实施例中，钽酸锂晶片上还设有用于吸收红外辐射的吸收层。
图1示出了本发明一个实施例的甚长波热释电红外单元探测器的吸收层的结构示意图，其中为了图的简洁，只示出了包括钽酸锂晶片的吸收层的结构，而省略了内部放大电路、支架、管壳、窗口等其它元件。
如图1所示，本发明一个实施例中，甚长波热释电红外单元探测器的吸收层包括：钽酸锂晶片50、金属反射层60、第一金属吸收层40、铁氧体层30、介质层20和第二金属吸收层10。
钽酸锂晶片50包括底面和顶面。金属反射层60设置在钽酸锂晶片50的底面上，第一金属吸收层40设置在钽酸锂晶片50的顶面上。
本发明的实施例中，钽酸锂晶片的厚度可以尽可能薄。例如，一个实施例中，钽酸锂晶片的厚度可以为20至30微米。
本发明的实施例中，第一金属吸收层40可以为镍铬合金层。第一金属吸收层40的厚度可以为5微米。
本发明的实施例中，金属反射层60可以为镍铬合金层。金属反射层的厚度可以为2微米。
铁氧体层30设置在第一金属吸收层40的顶面上。铁氧体层30可以是由铁的氧化物及其他配料烧结而成。吸收层中设置该铁氧体层30可以增强感应信号。
介质层20设置在铁氧体层30的顶面上。本发明的实施例中，该介质层20可以为树脂层或者适合的高分子聚合物层。
本发明的实施例中，介质层20和铁氧体层30的厚度可以为2微米。
第二金属吸收层10设置在介质层20的顶面上。本发明的实施例中，第二金属吸收层10可以为镍铬合金层。第二金属吸收层的厚度可以为5微米。
本发明的实施例中，钽酸锂晶片50、金属反射层60、第一金属吸收层40、铁氧体层30、介质层20和第二金属吸收层10形成了复合层结构。该复合层结构中，钽酸锂晶片50上的两个金属吸收层40、10与金属反射层60以及钽酸锂晶片50之间形成了谐振腔，可以对特定波段的红外光进行多次谐振吸收，同时介质层20也可形成小的反射腔进行多次吸收，因此，能最大限度提高探测器对于入射光的吸收，提高了吸收率。
本发明的实施例中，通过控制复合层结构中的钽酸锂晶片50、金属反射层60、第一金属吸收层40、铁氧体层30、介质层20和第二金属吸收层10的厚度，可以明显增加吸收层的吸收率。
本发明的甚长波热释电红外单元探测器，经检测该结构吸收层膜系对甚长波红外波段的吸收率≥90%。
以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。此外，以上多处所述的“一个实施例”表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。
Claims (7)
1.一种甚长波热释电红外单元探测器，包括吸收层和内部放大电路，其特征在于，所述吸收层包括：
钽酸锂晶片，所述钽酸锂晶片包括底面和顶面；
金属反射层，所述金属反射层设置在所述钽酸锂晶片的底面上；
第一金属吸收层，所述第一金属吸收层设置在所述钽酸锂晶片的顶面上；
铁氧体层，所述铁氧体层设置在所述第一金属吸收层的顶面上；
介质层，所述介质层设置在所述铁氧体层的顶面上；
第二金属吸收层，所述第二金属吸收层设置在所述介质层的顶面上。
2.如权利要求1所述的甚长波热释电红外单元探测器，其特征在于：所述金属反射层为镍铬合金层。
3.如权利要求1所述的甚长波热释电红外单元探测器，其特征在于：所述钽酸锂晶片的厚度为20至30微米。
4.如权利要求1所述的甚长波热释电红外单元探测器，其特征在于：所述第一金属吸收层为镍铬合金层。
5.如权利要求1所述的甚长波热释电红外单元探测器，其特征在于：所述介质层为树脂层。
6.如权利要求1所述的甚长波热释电红外单元探测器，其特征在于：所述介质层为高分子聚合物层。
7.如权利要求1所述的甚长波热释电红外单元探测器，其特征在于：所述第二金属吸收层为镍铬合金层。
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