Теоретическая модель матрицы чувствительных элементов в фокальной плоскости QWIP приемника для формирования 3D изображения в лазерном локаторе
DOI:
https://doi.org/10.20535/S0021347016050010Ключові слова:
инфракрасный приемник на квантовых ямах, трехмерное изображение, прямое детектирование, ладар, лазерный локаторАнотація
В статье предложена модель для системы лазерного локатора с трехмерным изображением (3D) и прямым детектированием при использовании матрицы чувствительных элементов в фокальной плоскости (FPA) инфракрасного приемника на квантовых ямах (QWIP). Эту модель предлагается использовать для улучшения формирования 3D изображений на существующих системах теплового (ИК) изображения с одинаковой базовой формой, работающих в средней области инфракрасного диапазона спектра MWIR (3–5 мкм) и в длинноволновой ИК-области спектра LWIR (8–12 мкм). Для получения интегрального сигнала необходимого уровня при коротком времени интегрирования необходима передача лазерных импульсов с высокой энергией и получение фотоэлектронов с энергиями, максимально близкими к тем значениям, которые получены от фоновых фотоэлектронов в системах тепловидения с большим интервалом времени интегрирования. Показано, что поскольку предлагаемая система характеризуется низкими уровнями для спекл-разнесения и высокими уровнями для фотоэлектронов сигнала, то сигнал подчиняется гауссовой функции плотности вероятности. Рассчитанная рабочая характеристика системы для предложенной модели показывает, что для получения удовлетворительных значений параметров необходим приемник с низким темновым током и высокой передаваемой энергией.Посилання
Towards dualband megapixel QWIP focal plane arrays / S. D. Gunapala, S. V. Bandara, J. K. Liu, J. M. Mumolo, C. J. Hill, S. B. Rafol, D. Salazar, J. Woolaway, P. D. LeVan, M. Z. Tidrow // Infrared Physics & Technology. — 2007. — Vol. 50, No. 2–3. — P. 217–226. — DOI : http://dx.doi.org/10.1016/j.infrared.2006.10.005.
Dual-band QWIP MWIR/LWIR focal plane array test results / Arnold C. Goldberg, Theodore Fischer, Stephen W. Kennerly, Samuel C. H. Wang, Mani Sundaram, Parvez N. Uppal, Michael L. Winn, Gregory L. Milne, Mark A. Stevens // Proc. SPIE. — 2000. — Vol. 4028. — P. 276–287. — DOI : http://dx.doi.org/10.1117/12.391740.
Development of an infrared detector: Quantum well infrared photodetector / Wei Lu, Li Ling, Honglou Zheng, Wenlan Xu, DaYuan Xiong // Science in China Series G: Physics, Mechanics and Astronomy. — Jul. 2009. — Vol. 52, No. 7. — P. 969–977. — DOI : http://dx.doi.org/10.1007/s11433-009-0131-0.
High absorption (>90%) quantum-well infrared photodetectors / H. C. Liu, R. Dudek, A. Shen, E. Dupont, C. Y. Song, Z. R. Wasilewski, M. Buchanan // Appl. Phys. Lett. — 2001. — Vol. 79, No. 25. — P. 4237–4239. — DOI : http://dx.doi.org/10.1063/1.1425066.
Three-dimensional imaging laser radar with a photon-counting avalanche photodiode array and microchip laser / Marius A. Albota, Richard M. Heinrichs, David G. Kocher, Daniel G. Fouche, Brian E. Player, Michael E. O’Brien, Brian F. Aull, John J. Zayhowski, James Mooney, Berton C. Willard, Robert R. Carlson // Appl. Optics. — 2002. — Vol. 41, No. 36. — P. 7671–7678. — DOI : http://dx.doi.org/10.1364/AO.41.007671.
Gated IR imaging with 128x128 HgCdTe electron avalanche photodiode FPA / Jeff Beck, Milton Woodall, Richard Scritchfield, Martha Ohlson, Lewis Wood, Pradip Mitra, Jim Robinson // Proc. SPIE. — 2007. — Vol. 6542. — P. 654217. — DOI : http://dx.doi.org/10.1117/12.719358.
From CO2 lasers to quantum cascade lasers—A saga of high power infrared lasers / C. Kumar N. Patel // J. Laser Appl. — 2009. — Vol. 21, No. 4. — P. 224–238. — DOI : http://dx.doi.org/10.2351/1.3263623.
High power quantum cascade lasers / Manijeh Razeghi, Steven Slivken, Yanbo Bai, Burc Gokden, Shaban Ramezani Darvish // New J. Phys. — 2009. — Vol. 11, No. 12. — 125017. — DOI : http://dx.doi.org/10.1088/1367-2630/11/12/125017.
High power thermoelectrically cooled and uncooled quantum cascade lasers with optimized reflectivity facet coatings / Richard Maulini, Arkadiy Lyakh, Alexei Tsekoun, Rowel Go, Christian Pflügl, Laurent Diehl, Federico Capasso, C. Kumar N. Patel // Appl. Phys. Lett. — 2009. — Vol. 95, No. 15. — P. 151112. — DOI : http://dx.doi.org/10.1063/1.3246799.
High-performance continuous-wave operation of λ ~ 4.6 μm quantum-cascade lasers above room temperature / Jae Su Yu, Steven Slivken, Allan J. Evans, Manijeh Razeghi // IEEE J. Quantum Electron. — Aug. 2008. — Vol. 44, No. 8. — P. 747–754. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/JQE.2008.924434.
Broadband distributed-feedback quantum cascade laser array operating from 8.0 to 9.8 μm / Benjamin G. Lee, Haifei A. Zhang, Christian Pflügl, Laurent Diehl, Mikhail A. Belkin, Milan Fischer, Andreas Wittmann, Jerome Faist, Federico Capasso // IEEE Photonics Technol. Lett. — Jul. 2009. — Vol. 21, No. 13. — P. 914–916. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/LPT.2009.2020440.
Photoconductive gain and generation-recombination noise in quantum well infrared photodetectors / V. D. Shadrin, V. V. Mitin, V. A. Kochelapb, K. K.-Choi // J. Appl. Phys. — 1995. — Vol. 77, No. 4. — P. 1771–1775. — DOI : http://dx.doi.org/10.1063/1.358873.
Non-Gaussian noise in quantum wells infrared photodetectors / N. Snapi, Y. Paltiel, A. Zussman, G. Jung, A. Ben Simon // Infrared Physics & Technology. — Apr. 2007. — Vol. 50, No. 2-3. — P. 100–105. — DOI : http://dx.doi.org/10.1016/j.infrared.2006.10.012.
Etteh N. E. I. Carrier scattering approach to the origins of dark current in mid and far-infrared (terahertz) quantum-well intersubband photodetectors (QWIPs) / N. E. I. Etteh, Paul Harrison // IEEE J. Quantum Electron. — May 2001. — Vol. 37, No. 5. — P. 672–675. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/3.918580.
Etteh N. E. I. Quantum mechanical scattering investigation of the thermionic and field induced emission components of the dark current in quantum well infrared photodetectors / N. E. I. Etteh, P. Harrison // J. Appl. Phys. — 2002. — Vol. 92, No. 1. — P. 248–252. — DOI : http://dx.doi.org/10.1063/1.1481214.
Nejad S. M. Optimal dark current reduction in quantum well 9 µm GaAs/AlGaAs infrared photodetectors with improved detectivity / Shahram Mohammad Nejad, M. Pourmahyabadi, A. Amidian // Electronics, Circuits and Systems : 13th IEEE Int. Conf. ICECS, 10–13 Dec. 2006, Nice : proc. — IEEE, 2006. — P. 918–921. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/ICECS.2006.379939.
Signal speckle effects on optical detection with additive Gaussian noise / G. Stephen Mecherle // JOSA A. — 1984. — Vol. 1, No. 1. — P. 68–72. — DOI : http://dx.doi.org/10.1364/JOSAA.1.000068.
Avalanche photodiode detection statistics for direct detection laser radar / Douglas G. Youmans // Proc. SPIE. — 1992. — Vol. 1633. — P. 41–53. — DOI : http://dx.doi.org/10.1117/12.59115.
Yura H. T. LADAR detection statistics in the presence of pointing errors / H. T. Yura // Appl. Optics. — 1994. — Vol. 33, No. 27. — P. 6482–6498. — DOI : http://dx.doi.org/10.1364/AO.33.006482.
Henriksson M. Detection probabilities for photon-counting avalanche photodiodes applied to a laser radar system / Markus Henriksson // Appl. Optics. — 2005. — Vol. 44, No. 24. — P. 5140–5147. — DOI : http://dx.doi.org/10.1364/AO.44.005140.
Goodman J. W. Statistical Optics / J. W. Goodman. — New York : Wiley, 1985.
Osche G. R. Optical Detection Theory for Laser Applications / Gregory R. Osche. — New Jersy : Wiley, 2002.
Jeffrey A. Table of Integrals, Series, and Products / Alan Jeffrey, Daniel Zwillinger. — 7th ed. — Academic Press, 2007.
Krishna S. Theoretical investigation of quantum-dot avalanche photodiodes for mid-infrared applications / Sanjay Krishna, Oh-Hyun Kwon, Majeed M. Hayat // IEEE J. Quantum Electron. — Dec. 2005. — Vol. 41, No. 12. — P. 1468–1473. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/JQE.2005.858791.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2016 Известия высших учебных заведений. РадиоэлектроникаИздатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.
Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).
Варианты доступа к статье:
1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)
В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).
2. Статья с последующим доступом по подписке
В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.
- Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
- Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
- Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
- Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
- Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
- Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
- Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
- Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
- Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
- Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
- Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
- Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
- Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
- Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
- В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
- Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
- Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.
