提高红外成像性能的新方法

西北工程的Manijeh Razeghi开发的一种新方法极大地减少了双波段长波光电探测器之间光谱串扰引起的图像失真。

这项工作为新一代高光谱对比度红外成像设备打开了大门，这些设备在医学、国防和安全、行星科学和艺术保护等领域都有着广泛的应用。

“双波段光电探测器在红外成像中有许多好处，包括更高质量的图像和更多可用的图像处理算法数据，”麦考密克工程学院电气和计算机工程教授Walter P.Murphy Razeghi说。然而，两个通道之间的光谱串扰干扰会限制性能，这会导致光谱对比度差，并阻止红外摄像机技术达到其真正的潜力。

一篇论文概述了她的工作，题为“抑制双波段长波长红外光电探测器中的光谱串扰与单片集成气隙分布式布拉格反射器”，最近发表在《IEEE量子电子学杂志》上。

双波段成像允许通过单个红外摄像机在多波长通道中看到物体。例如，在夜视摄像头中使用双波段检测可以帮助佩戴者更好地区分移动目标和背景中的物体。

光谱串扰是当来自一个波长通道的一部分光被第二个通道吸收时发生的一种畸变。随着探测波长的延长，问题变得更加严重。

为了抑制这种现象，位于量子设备中心的Razeghi和她的团队开发了一种新型的分布式布拉格反射（DBR），这是一种高折射的分层材料，放置在分离两个波长的通道之间。

尽管DBR已经被广泛用作反射目标波长的滤光片，但Razeghi的团队是第一个对结构进行调整，以在antimonide II型超晶格光电探测器（一种研究人员先前研究过的夜视摄像机的重要元件）中分割两个通道的团队。

为了测试他们的设计，研究小组比较了两个长波长红外光电探测器在有空气间隙DBR和没有空气间隙DBR的情况下的量子效率水平。他们发现，当使用气隙DBR时，显著的光谱抑制，量子效率水平低达10%。结果通过理论计算和数值模拟得到验证。

这项研究得到了导弹防御局、国防高级研究计划局、美国陆军和NASA的支持。