[发明专利]一种非制冷双色偏振红外探测器及其制造方法

说明书

本发明涉及一种非制冷双色偏振红外探测器，在非制冷双色红外探测器上制备两个偏振结构，所述非制冷双色红外探测器分为呈矩阵排列的四个区域：第一、三区域和第二、四区域，第一、三区域和第二、四区域形成高度不同的谐振腔。本发明还涉及制备上述探测器的方法，包括在第一、三区域和第二、四区域分别制作不同高度的谐振腔的步骤、分别溅射不同方阻值热敏层薄膜的步骤及在所述非制冷双色红外探测器的第一、三区域和第二、四区域分别制备偏振结构的步骤，能够在超低温(‑80℃～‑60℃)环境下工作和超高温(85℃～100℃)环境下工作，且具备偏振特性。

技术领域

本发明涉及到一种非制冷双色偏振红外探测器及其制造方法，属于非制冷红外探测器领域。

背景技术

非制冷红外探测器(uncooled infrared bolometer)除了在军事领域的应用外，在民用领域得到了广泛的应用，如消防、汽车辅助、森林防火、野外探测、环境保护等领域。

原有的非制冷红外焦平面(Uncooled IRFPA)芯片，为单色芯片，目前还没有双色红外探测器芯片集成在一个芯片上，主要原因在于不同红外波段，要求的谐振腔高度不一致，传统的工艺方法和结构无法进行整合；单色芯片沉积的氧化钒薄膜方阻为同一数值，导致其工作温度范围受限，正常调节的工作温度范围为-40℃～85℃，实际上在高低温的两端，成像质量因氧化钒电阻变动产生影响，导致薄膜非均匀性的放大或受桥腿电阻的负面影响而导致成像质量降低，并且会增加图形算法的难度。

非制冷红外探测器，主要利用红外辐射的两个波段窗口，一个是8～14微米的远红外波段，也称作红外第一大气窗区；另一个是3～5微米的波段，称为红外第二大气窗区，也即中红外波段。3-5微米波长的红外属于中红外，优点是更适合测量高温物质如500度以上的温度，并且这类热像仪价格非常高；而8-14微米长波红外在大气中基本没有明显衰减，测量精度受距离影响很小，远近距离测量都很适合，测温范围也比较宽。

由于红外系统使用区域的不同、气候温度的改变、目标的伪装，红外诱饵的释放等原因，就会导致单色的红外探测系统获取的信息减弱。特别是当运动中的目标温度发生改变时，其红外辐射峰值波长将发生移动，将导致红外探器探测准确度大幅度下降，甚至很可能无法探测。

非制冷红外探测器由于周围气候温度的改变，在高/低温工作环境(85℃或-40℃)附近，电路处理信号受探测器的电阻非均匀性或桥腿电阻的影响，成像质量或性能会相对常温成像减低。为了确保在高/低温(85℃或-40℃)工作环境附近，仍能得到较好的红外图像输出，避免高低温的工作环境影响探测器的电阻非均匀性或桥腿电阻的影响，特设计交叉的两个能发挥最佳性能的探测器，一个适合工作在-20℃～100℃，一个适合-60℃～60℃的探测器，这两个探测器在高低温时进行互补，根据周围环境温度，程序自动选择一个或两个芯片甚至四个芯片同时进行工作，接收红外信号后输出最佳的图形质量。

另外，现在还没将非制冷双色偏振红外探测器与偏振探测系统相结合的探测；在现有的偏振探测系统中，偏振元件独立于探测器之外，需要在整机的镜头上增加偏振片，或者进行偏振镜头的设计，这种方法的成本比较高，设计难度也比较大；通过旋转偏振元件获取偏振信息，这种现有的偏振探测系统的缺点是：光学元件复杂，而且光路系统复杂。通过偏振片与探测器组合采集的偏振图像需要通过图像融合算法进行处理，不仅复杂而且也相对不准确。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的不足，提供一种工作温度范围大、能在不同的红外波段进行最佳的成像、且具备偏振特性的非制冷双色偏振红外探测器。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种非制冷双色偏振红外探测器，在非制冷双色红外探测器上的第一、三区域和第二、四区域分别设有偏振结构，所述偏振结构包括光栅支撑层和设置在所述光栅支撑层上的金属光栅结构，光栅支撑层为悬空结构。

本发明中一种非制冷双色偏振红外探测器的有益效果：