Теоретическая модель матрицы чувствительных элементов в фокальной плоскости QWIP приемника для формирования 3D изображения в лазерном локаторе

Автор(и)

  • Мохамед Б. Эль Машад журнал "Известия вузов. Радиоэлектроника", Єгипет
  • Ахмед ас-Саид Абуэльэз Университет аль-Азхар, Каир, Єгипет

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347016050010

Ключові слова:

инфракрасный приемник на квантовых ямах, трехмерное изображение, прямое детектирование, ладар, лазерный локатор

Анотація

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.

Опубліковано

2016-05-15

Як цитувати

Эль Машад, М. Б., & Абуэльэз, А. а.-С. (2016). Теоретическая модель матрицы чувствительных элементов в фокальной плоскости QWIP приемника для формирования 3D изображения в лазерном локаторе. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 59(5), 3–19. https://doi.org/10.20535/S0021347016050010

Номер

Розділ

Оригінальні статті