УДК: 535.231.62, 535.14

Матричные микроболометрические приемники для инфракрасного и терагерцового диапазонов

Демьяненко М.А., Есаев Д.Г., Овсюк В.Н., Фомин Б.И., Асеев А.Л., Князев Б.А., Кулипанов Г.Н., Винокуров Н.А.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Демьяненко М.А., Есаев Д.Г., Овсюк В.Н., Фомин Б.И., Асеев А.Л., Князев Б.А., Кулипанов Г.Н., Винокуров Н.А. Матричные микроболометрические приемники для инфракрасного и терагерцового диапазонов // Оптический журнал. 2009. Т. 76. № 12. С. 5–11.

Demianenko M.A., Esaev D.G., Ovsyuk B.N., Fomin B.I., Aseev A.L., Knyazev B.A., Kulipanov G.N., Vinokurov N.A. Microbolometer detector arrays for the infrared and terahertz ranges [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2009. V. 76. № 12. P. 5–11.

Ссылка на англоязычную версию:

M. A. Dem’yanenko, D. G. Esaev, V. N. Ovsyuk, B. I. Fomin, A. L. Aseev, B. A. Knyazev, G. N. Kulipanov, and N. A. Vinokurov, "Microbolometer detector arrays for the infrared and terahertz ranges," Journal of Optical Technology. 76 (12), 739-743 (2009). https://doi.org/10.1364/JOT.76.000739

Аннотация:

Представлены результаты разработки фотоприемников для инфракрасного и терагерцового диапазонов на основе неохлаждаемых матричных микроболометрических приемников, изготовленных по золь-гель технологии. Продемонстрированы приемники форматом 320×240 элементов, имеющие в диапазоне 8–14 мкм температурное разрешение менее 100 мК и пороговую мощность 160 пВт/пиксел при времени отклика 12–16 мс. Пороговая мощность на длине волны 130 мкм составила 33 нВт/пиксел при визуализации терагерцового изображения форматом 160×120 со скоростью 90 кадр/с. Разработана конструкция сопряжения антенны с неохлаждаемым высокоомным микроболометром интегрального исполнения, позволяющая значительно увеличить чувствительность приемника в терагерцовом диапазоне.

Ключевые слова:

микроболометр, антенна, оксид ванадия, неохлаждаемый, матричный, инфракрасный, терагерцовый, приемник

Коды OCIS: 040.1240, 040.1880, 040.3060, 140.2600

Список источников:

1. Richards P.L. Bolometers for infrared and millimeter waves // J. Appl. Phys. 1994. V. 76. № 1. P. 1–24.
2. Rice J.P., Grossman E.N., Rudman D.A. Antenna-coupled high-Tc air-bridge microbolometer on silicon // Appl. Phys. Lett. 1994. V. 65. P. 773–775.
3. Luukanen A., Pekola J.P. A superconducting antenna-coupled hot-spot microbolometer // Appl. Phys. Lett. 2003. V. 82. P. 3970–3972.
4. Lee A.T., Richards P.L., Nam S.W., Cabrera B., Irwin K.D. A superconducting bolometer with strong electrothermal feedback // Appl. Phys. Lett. 1996. V. 69. P. 1801–1803.
5. Williams B.S., Kumar S., Hu Q., Reno J.L. High-power terahertz quantum-cascade lasers // Electron. Lett. 2006. V. 42. № 2. P. 89–91.
6. Bolotin V.P., Vinokurov N.A., Kayran D.A., Knyazev B.A., Kolobanov E.I., Kotenkov V.V., Kubarev V.V., Kulipanov G.N., Matveenko A.N., Medvedev L.E., Miginsky S.V., Mironenko L.A., Oreshkov A.D., Ovchar V.K., Popik V.M., Salikova T.V., Serednyakov S.S., Skrinsky A.N., Shevchenko O.A., Scheglov M.A. Status of the Novosibirsk terahertz FEL // Nuclear Instr. and Methods in Phys. Res. 2005. V. A543. P. 81–85.
7. Lee A.W.M., Qin Q., Kumar S., Williams B.S., Hu Q., Reno J.L. Real-time terahertz imaging over a standoff distance (>25 meters) // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 89. 141125.
8. Dem’yanenko M.A., Esaev D.G., Knyazev B.A., Kulipanov G.N., Vinokurov N.A. Imaging with a 90 frames/s microbolometer focal plane array and highpower terahertz free electron laser // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 92. 131116.
9. Rogalski A. Infrared detectors. Singapore: Gordon and Breach Science Publishers, 2000. 681 c.
10. Blackwell R., Lacroix D., Bach T., Ishii J., Hyland S., Geneczko J., Chan S., Sujlana B., Joswick M. Uncooled VOx thermal imaging systems at BAE Systems // Proc. SPIE. 2008. V. 6940. 694021-1.
11. Fieque B., Robert P., Minassian C., Vilain M., Tissot J.L., Crastes A., Legras O., Yon J.J. Uncooled amorphous silicon XGA IR FPA with 17 μm pixelpitch for High End applications // Proc. SPIE. 2008. V. 6940. 69401X-1.
12. Овсюк В.Н., Шашкин В.В., Демьяненко М.А., Фомин Б.И., Васильева Л.Л., Соловьев А.П. Неохлаждаемые матричные микроболометрические приемники ИК излучения на основе золь-гель VOx // Прикладная физика. 2005. № 6. С. 114–117.
13. Чистохин И.Б., Демьяненко М.А. Определение тепловых параметров микроболометров из электрических измерений // Прикладная физика. 2006. № 1. С. 91–95.
14. Dem’yanenko M.A., Fomin B.I., Ovsyuk V.N., Marchishin I.V., Parm I.O., Vasil’ieva L.L., Shashkin V.V. Uncooled 160×120 microbolometer IR FPA based on sol-gel VOx // Proc. SPIE. 2005. V. 5957. 59571R.
15. Винокуров Н.А., Князев Б.А., Кулипанов Г.Н., Матвиенко А.Н., Попик В.М, Черкасский В.С., Щеглов М.А. Визуализация излучения мощного терагерцового лазера на свободных электронах с помощью термочувствительного интерферометра // ЖТФ. 2007. Т. 77. № 7. С. 91–100.