CN105928621A - 一种双波段红外探测器组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双波段红外探测器组件，本发明通过将两个响应波段不同的红外探测器芯片集成在一个杜瓦中，从而获得空间上完全同步的两个波段目标红外辐射信息,对复杂的背景进行有效抑制，显著地降低虚警率并极大地提高了目标的识别能力。
Description
技术领域
本发明涉及光电探测技术领域，尤其涉及一种双波段红外探测器组件。
背景技术
与单色红外探测器相比,双波段探测器能更好地排除虚假信号,得到更多有意义的目标信息。在预警、跟踪和精确制导系统中,可对复杂的背景进行抑制，显著地降低虚警率并极大地提高目标识别能力。目前实现两波段红外探测主要有两种方式：一是采用两个不同波段的探测器组件共用一个光学系统，二是采用一个能响应两个波段的叠层双色红外探测器。但是第一种方式的系统结构比较复杂,体积、重量、功耗都比较大，第二种方式的制备工艺极为复杂,很难实现。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种双波段红外探测器组件，用完全或者至少部分第解决上述问题。
为解决上述问题，本发明主要是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种双波段红外探测器组件，该双波段红外探测器组件包括：将两个响应波段不同的红外探测器芯片分别通过基板安装在共孔径冷屏的互相垂直的两个安装面上，将分光片粘接在冷屏内部的45°安装面上，得到半透半反的双色分光的冷屏-芯片-分光片组件；
对所述组件进行位置精度和对焦处理，并将所述组件固定到杜瓦中。
优选地，所述杜瓦为双冷指结构，冷指之间成90°封装，所述组件固定在所述冷指上。
优选地，所述组件粘接在冷指上。
优选地，对所述组件进行位置精度和对焦处理具体包括：
将所述组件安装在中测杜瓦中，并将中测杜瓦安装在成像测试系统中，对标准四靶条进行成像，并根据成像效果对芯片的基板进行更换和调整，直至所述芯片均满足预设的位置精度和对焦精度。
优选地，所述对所述组件进行位置精度和对焦处理具体包括：对所述组件进行真空除气，并将组件安装在成像测试系统中，对标准四靶条进行成像，通过测试系统的微调机构移动所述组件，确定透射芯片均满足预设的位置精度和对焦精度，并通过测试系统的微调机构移动所述组件，确定反射芯片均满足预设的位置精度和对焦精度。
优选地，所述共孔径冷屏为100％冷光阑冷屏。
优选地，所述响应波段包括短波/中波、中波/长波或长波/甚长波。
本发明有益效果如下：
本发明可获得空间上完全同步的两个波段目标红外辐射信息,对复杂的背景进行有效抑制，显著地降低虚警率并极大地提高了目标的识别能力，并且本发明所采用的芯片是分别制备的两个高性能单波段探测器，与双色叠层红外探测器相比，本发明的制备难度大大降低。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本发明实施例的一种双波段红外探测器组件结构示意图；
图2为本发明实施例的另一种双波段红外探测器组件结构示意图。
附图说明，1.反射冷指，2.反射基板，3.反射芯片，4.分光片，5.红外窗口，6.共孔径冷屏，7.窗座，8.透射芯片，9.透射基板，10.杜瓦外壳，11.透射冷指，12.第一固定件，13.第二固定件，14.波纹管，15.过渡环。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。为了清楚和简化目的，当其可能使本发明的主题模糊不清时，将省略本文所描述的器件中已知功能和结构的详细具体说明。
本发明提供了一种双波段红外探测器组件，通过将两个响应波段不同的红外探测器芯片集成在一个杜瓦中，从而获得空间上完全同步的两个波段目标红外辐射信息,对复杂的背景进行有效抑制，显著地降低虚警率并极大地提高了目标的识别能力。本发明所采用的芯片是分别制备的两个高性能单波段探测器，与双色叠层红外探测器相比，本发明的制备难度大大降低。以下结合附图以及几个实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
本发明实施例提供了一种双波段红外探测器组件，参见图1，将两个响应波段不同的红外探测器芯片分别通过基板粘接在共孔径冷屏的互相垂直的两个安装面上，将分光片粘接在冷屏内部的45°安装面上，得到半透半反的双色分光的冷屏-芯片-分光片组件；
对所述组件进行位置精度和对焦处理，并将所述组件固定到杜瓦中。
也就是说，本发明通过进行集成双波段芯片封装结构设计和双波段探测器精密装配，以保证两探测器的光学定位精度和成像质量，实现双波段探测。同时进行小型化设计，以降低体积、重量、功耗。
本发明将两个响应波段不同的红外探测器芯片集成在一个杜瓦中,可获得空间上完全同步的两个波段目标红外辐射信息。其探测的两个红外波段可以有短波/中波、中波/长波、长波/甚长波等多各种组合,或在同一波段范围内进行细分的组合。集成杜瓦除作为两探测器芯片的封装载体外，还提供与外部系统的电学、光学和机械安装接口。
本发明采用的共孔径冷屏可实现100％冷光阑效率，同时为两探测器芯片和分光片提供定位基准和安装接口。两芯片分别通过基板安装在共孔径冷屏上互相垂直的两个安装面上，并通过销钉定位；分光片粘接在冷屏内部的45°安装面上，实现半透半反的双色分光功能。由此组成一个集成的冷屏-芯片-分光片组件，该组件可以直接安装在中测杜瓦中进行成像，并根据成像效果对芯片位置进行相应调整。
集成双波段杜瓦采用双冷指结构，冷指之间成90°封装，组装好的双波段探测器组件粘接在冷指上。探测器芯片框架采用陶瓷薄膜工艺制备，实现单边电学引出；封装结构电学引出采用微型连接器结构，固定在封装外壳上；封装结构适配J-T制冷器，通过陶瓷框架上安装的温度传感器对探测器工作温度进行监控。
下面将结合图1和图2对本发明进行详细的解释：
如图1所示，本发明的双波段红外探测器组件包括：
1.设计特殊的共孔径冷屏6，同时为两探测器芯片(反射芯片3和透射芯片8)和分光片4提供定位基准和安装接口。
2.在工具显微镜下，分别将两芯片(反射芯片3、透射芯片8)精确地粘接在各自的基板(反射基板2、透射基板9)上。
3.两芯片基板分别安装在共孔径冷屏6上互相垂直的两个安装面上，并通过销钉定位。
4.分光片4粘接在共孔径冷屏6内部的45°安装面上。
5.将组装好的冷屏-芯片-分光片组件安装在中测杜瓦中。
6.将中测杜瓦安装在成像测试系统中，对标准四靶条进行成像，并根据成像效果对芯片基板进行更换和调整，直至满足两芯片齐焦要求和相对位置精度要求。
7.将调整好的冷屏-芯片-分光片组件从中侧杜瓦中取出，等待封装到双冷指杜瓦结构内。
8.通过冷指焊接定位块将两个冷指(反射冷指1、透射冷指11)焊接到杜瓦外壳10上，保证两冷指互相垂直。
9.将冷屏-芯片-分光片组件粘接到冷指上。
10.杜瓦外壳10与窗座7焊接，形成探测器杜瓦组件。
11.探测器杜瓦组件进行真空除气；
12.通过红外窗口5进行红外探测。
如图2所示。波纹管14为柔性调节件，过渡环14与第二固定件13之间为圆柱面配合，可沿轴向滑动；第一固定件12与第二固定件13之间为球面配合，可做任意角度调整。
1.按常规单冷指杜瓦工艺将透射冷指焊接到杜瓦外壳10上。
2.使用冷指焊接定位块对反射冷指1做初次定位，并在过渡环15与第二固定件13之间、第一固定件12与第二固定件13之间点胶固定。
3.按常规单冷指的装配工艺粘接透射芯片8。
4.按常规单冷指的装配工艺粘接反射芯片3。
5.将共孔径冷屏6粘接在透射基板8上，冷屏不与反射芯片3连接。
6.杜瓦外壳10与窗座7焊接，形成探测器杜瓦组件。
7.探测器杜瓦组件进行真空除气。
8.探测器杜瓦组件安装在成像测试系统中，对标准四靶条进行成像。通过测试系统的微调机构移动整个组件，使透射成像效果达到最佳。
9.清除过渡环15与第二固定件13之间、第一固定件13与第二固定件13之间的固定胶。
10.通过测试系统的调整机构来控制过渡环15与第二固定件13之间的直线运动和第一固定件12与第二固定件13之间的旋转运动，改变反射芯片3的位置，直至反射成像效果达到最佳。
11.重新对过渡环15与第二固定件13之间、第一固定件12与第二固定件13之间进行点胶固定。
12.将固定好的组件从调整装置中拆卸下来，对过渡环15与第二固定件13之间、第一固定件12与第二固定件13之间进行焊接固定。
13.通过红外窗口5进行红外探测。
本发明所述的方法至少能够带来以下的有益效果：
本发明可方便地实现不同波段的组合(短波/中波、中波/长波、长波/甚长波),也可在同一波段范围内进行细分的组合。本发明采用了集成冷屏和集成杜瓦结构，与共光学系统的分立探测器组件相比，体积小、重量轻,外围设备简单。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种双波段红外探测器组件，其特征在于，包括：
将两个响应波段不同的红外探测器芯片分别通过基板粘接在共孔径冷屏的互相垂直的两个安装面上，将分光片粘接在冷屏内部的45°安装面上，得到半透半反的双色分光的冷屏-芯片-分光片组件；
对所述组件进行位置精度和对焦处理，并将所述组件固定到杜瓦中。
2.根据权利要求1所述的双波段红外探测器组件，其特征在于，
所述杜瓦为双冷指结构，冷指之间成90°封装，所述组件固定在所述冷指上。
3.根据权利要求1所述的双波段红外探测器组件，其特征在于，
所述组件粘接在冷指上。
4.根据权利要求1所述的双波段红外探测器组件，其特征在于，所述对所述组件进行位置精度和对焦处理具体包括：
将所述组件安装在中测杜瓦中，并将中测杜瓦安装在成像测试系统中，对标准四靶条进行成像，并根据成像效果对芯片的基板进行更换和调整，直至所述芯片均满足预设的位置精度和对焦精度。
5.根据权利要求1所述的双波段红外探测器组件，其特征在于，所述对所述组件进行位置精度和对焦处理具体包括：
对所述组件进行真空除气，并将组件安装在成像测试系统中，对标准四靶条进行成像，通过测试系统的微调机构移动所述组件，确定透射芯片均满足预设的位置精度和对焦精度，并通过测试系统的微调机构移动所述组件，确定反射芯片均满足预设的位置精度和对焦精度。
6.根据权利要求1所述的双波段红外探测器组件，其特征在于，
所述共孔径冷屏为100％冷光阑冷屏。
7.根据权利要求1所述的双波段红外探测器组件，其特征在于，
所述响应波段包括短波/中波、中波/长波或长波/甚长波。
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