ITMO
ru/ ru

ISSN: 1023-5086

ru/

ISSN: 1023-5086

Scientific and technical

Opticheskii Zhurnal

A full-text English translation of the journal is published by Optica Publishing Group under the title “Journal of Optical Technology”

Article submission Подать статью
Больше информации Back

DOI: 10.17586/1023-5086-2024-91-09-63-72

УДК: 681.78.01, 621.384.3

Observation of aerial small-size objects by optoelectronic devices in the infrared range

Maksimov A.A., Pavlov, N.I., Starchenko А.N., Filippov, V.G.
For Russian citation (Opticheskii Zhurnal):

Максимов А.А., Павлов Н.И., Старченко А.Н., Филиппов В.Г. Наблюдение воздушных малоразмерных объектов с применением оптико-электронных приборов инфракрасного диапазона // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 9. С. 63–72. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-09-63-72

 

Maksimov A.A., Pavlov N.I., Starchenko A.N., Filippov V.G. Observation of aerial small-size objects by optoelectronic devices in the infrared range [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2024. V. 91. № 9. P. 63–72. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-09-63-72

For citation (Journal of Optical Technology):
-
Abstract:

Subject of the study. The detection capability of optoelectronic devices in infrared range when observing aerial small-size objects. The aim of the study. Comparative analysis of the detection capabilities of optoelectronic devices based on photodetectors of the middle-wave and long-wave infrared range when observing aerial small-size objects. The method. Calculating based on analytical model and carrying out field measurements. Key results. A theoretical analysis of the threshold radiation strength for observing object and threshold flux for photosensitive element is performed. The analysis showed that according to these indicators, devices with a cooled middle-wave range photodetector have an advantage in relation to long-wave range devices that use both cooled and uncooled photodetector of similar format and size. A field experiment with the observation of an aerial small-size object confirmed the best detection capabilities of a device based on a cooled middle-wave range photodetector in comparison with a long-wave range device based on a microbolometric matrix. Practical significance. When choosing the operative spectral range of optoelectronic systems designed to detect aerial small-size objects it is necessary to take into account the revealed advantage in the threshold characteristics of devices using cooled photodetectors of middle-wave range.

Keywords:

optoelectronic device, infrared range, matrix photodetector, detection, air small object

OCIS codes: 040.1880, 040.5570, 040.6808

References:
  1. Белоусов Ю.И., Постников Е.С. Инфракрасная фотоника. Ч. III. Особенности дистанционной регистрации и анализа тепловых полей природных образований и антропогенных объектов. СПб.: Университет ИТМО, 2019. 140 с.

Belousov Yu.I., Postnikov E.S. Infrared photonics. P. III. Features of remote registration and analysis of thermal fields of natural formations and anthropogenic objects [in Russian]. St. Petersburg: ITMO University, 2019. 140 p.

  1. Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Инфракрасные системы смотрящего типа. М.: Логос, 2004. 443 с.

Tarasov V.V., Yakushenkov Yu.G. Infrared systems of viewing type [in Russian]. Moskow: "Logos" Publ., 2004. 443 p.

  1. Севостьянов К.К. К вопросу обнаружительной способности оптической системы на основе матричного фотоприемного устройства при наблюдении удаленного объекта в длинноволновом ИК спектре // Вестник воздушно-космической обороны. 2023. Вып. 4(40). С. 67–72.

Sevostyanov K.K. On the issue of the detection ability of an optical system based on a matrix photodetector when observing a remote object in the long-wavelength IR spectrum [in Russian] // Bulletin of Aerospace Defense. 2023. Iss. 4(40). P. 67–72

  1. Знаменский И.В., Зотьев Е.О., Юдин С.Ю. Сравнительный анализ пороговой чувствительности ИК-систем в различных спектральных диапазонах // Фотоника. 2021. Т. 15. № 6. С. 484–500. http://doi.org/10.22184/1993-7296. FRos.2021.15.6.484.500

Znamensky I.V., Zot’ev E.O.,Yudin S.Yu. Comparative analysis of threshold sensivity of ir systems in different spectral range // Photonics. 2021. V. 15. № 6. P. 484–500. http://doi.org/10.22184/1993-7296. FRos.2021.15.6.484.500

  1. Кульчицкий Н.А., Наумов А.В., Старцев В.В. Матричные фотоприемные устройства ИК-диапазона: «постпандемические» тенденции развития. Ч. II // Фотоника. 2020. Т. 14. № 4. С. 320–330. http://doi.org/10.22184/1993-7296. FRos.2020.14.4.320.330

Kulchitsky N.A., Naumov A.V., Startsev V.V. Infrared focal plane array detectors: “Post Pandemic” development trends. P. II. [in Russian] // Photonics. 2020. V. 14. № 4. P. 320–330. http://doi.org/10.22184/1993-7296. FRos.2020.14.4.320.330

  1. Сизов Ф.Ф. ИК-фотоэлектроника: фотонные или тепловые детекторы? Перспективы // Sensor Electronic and Microsystem Technol. 2015. Т. 12.

Sizov F.F. IR photoelectronics: Photonic or thermal detectors? Prospects [in Russian] // Sensor Electronic and Microsystem Technol. 2015. V. 12. № 1. P. 26–53. http://doi.org/10.18524/1815-7459.2015.1104447

  1. Демьяненко М.А., Есаев Д.Г., Марчишин И.В. и др. Неохлаждаемые матричные микроболометрические приемники инфракрасного диапазона // Научно-техн. журнал ВЕСТНИК. 2016. № 2. С. 130–135.

Demyanenko M.A., Yesaev D.G., Marchishin I.V., et al. Uncooled matrix microbolometric infrared detectors [in Russian] // Scientific and Technical J. VESTNIK. 2016. № 2. P. 130–135.

  1. Кремис И.И., Гладков Р.А., Турбин А.В. и др. Малогабаритная тепловизионная камера с микросканированием // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 6. С. 50–60. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-06-50-60

Kremis I.I., Gladkov R.A., Turbin A.V., et al. Small-sized thermal imaging camera based on micro-scanning // J. Opt. Technol. 2023. V. 90. № 6. P. 317–323. http://doi.org/10.1364/JOT.90.000317

  1. Павлов Н.И., Прилипко А.Я. Быстрый обзор круговой зоны инфракрасной сканирующей системой с матричным фотоприемным устройством // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 5. С. 71–75.

Pavlov N.I., Prilipko A.Ya. Rapid survey of a circular zone using an IR scanning system with a photodetector array // J. Opt. Technol. 2013. V. 80. № 5. P. 313–315. https://doi.org/10.1364/JOT.80.000313

  1. Борисов М.Ф., Лебедев О.А., Павлов Н.И. и др. Оптико-электронная система кругового обзора. 1. Схемы построения и вариант практической реализации // Оптический журнал. 2014. Т. 81. № 9. С. 15–21.

Borisov M.F., Lebedev O.A., Pavlov N.I., et al. Optoelectronic circular scanning system. 1. Structural setup and version of practical implementation // J. Opt. Technol. 2014. V. 81. № 9. P. 493–498. https://doi.org/10.1364/JOT.81.000493

  1. Ашуров Д.А., Исламов В.К. Неохлаждаемые тепловизионные приборы для обнаружения малоразмерных воздушных целей // Молодой ученый. 2017. № 46(180). С. 40–43.

Ashurov D.A., Islamov V.K. Uncooled thermal imaging devices for detecting small-size air targets [in Russian] // Young Scientist. 2017. № 46(180) . P. 40–43.

  1. Головков В.А., Емельянов В.Н., Солк С.В. Обнаружение нагретых движущихся малоразмерных объектов в ИК-диапазоне // Изв. ВУЗов. Приборостроение. 2013. Т. 56. № 5. С. 40–44.

Golovkov V.A., Yemelyanov V.N., Solk S.V. Detection of heated moving small-size objects in the IR range [in Russian] // Izvestiya VUZov. Instrumentation. 2013. V. 56. P. 40–44.

  1. Lynred. Scorpio MW [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.lynred.com/sites/default/files/2021-07/SCORPIO%20MW%20datasheet.pdf, свободный. Яз. англ. (дата обращения 05.06.2024).

Lynred. Scorpio MW [Electronic resource]. Access mode: https://www.lynred.com/sites/default/files/2021-07/SCORPIO%20MW%20datasheet.pdf, free. Language English (date of access: 06/05/2024).

  1. Lynred. Scorpio LW [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.lynred.com/sites/default/files/2021-07/SCORPIO%20LW_DEFENSE%20Datasheet.pdf, свободный. Яз. англ. (дата обращения 05.06.2024).

Lynred. Scorpio LW [Electronic resource]. Access mode: https://www.lynred.com/sites/default/files/2021-07/SCORPIO%20LW_DEFENSE%20Datasheet.pdf, free. Language English (date of access: 06/05/2024).

  1. GSTiR. Cooled Infrared Detector [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.gst-ir.net/uploads/products/pdf/c615m-cooled-infrared-detector.pdf, свободный. Яз. англ. (дата обращения 05.06.2024).

GSTiR. Cooled Infrared Detector [Electronic resource]. Access mode: https://www.gst-ir.net/uploads/products/pdf/c615m-cooled-infrared-detector.pdf, free. Language English (date of access: 06/05/2024).

  1. Rogalski A. HgCdTe infrared detector material: History, status and outlook // Rep. Prog. Phys. 2005. V. 68. P. 2267–2336. https://doi.org/10.1088/0034-4885/68/10/R01
  2. Dark Current of HgCdTe Detectors / Electronic resource URL: http://ridl.cfd.rit.edu/products/talks/DVW/James Beletic/AM 3256699 Beletic II-VI Presentation-RIT (26 Mar 2012).pdf
  3. Романов К.Ю., Старченко А.Н., Филиппов В.Г. и др. Программы расчета спектральных коэффициентов пропускания атмосферы в диапазоне от 0,3 до 14 мкм для горизонтальных и наклонных трасс // Сб. тр. VII Междунар. конф. «Прикладная оптика–2006». Т. III. СПб., Россия. 16–20 октября 2006. С. 259–262.

Romanov K.Yu., Starchenko A.N., Filippov V.G., et al. Programs for calculating spectral coefficients of atmosphere in the range from 0.3 to 14 microns for horizontal and inclined routes [in Russian] // Proc. VII Intern. Conf. — Applied Optics-2006. V. III. St. Petersburg, Russia. October 16–20, 2006. P. 259–262

  1. https://www.npk-photonica.ru/product/21363 (НПК Фотоника / Сенсор GWIR 0318X2A фирмы North Guangwei Technology Inc.)

https://www.npk-photonica.ru/product/21363 (NPK Photonics / Sensor GWIR 0318X2A from North Guangwei Technology Inc.)