短波紅外的價(jià)值

短波紅外波長(zhǎng)范圍0.9~1.7微米，敏感使由于InGaAs傳感器的發(fā)展才與最近成為現(xiàn)實(shí)的。但是為什么要使用短波紅外呢？

首先，有一個(gè)基本事實(shí)：短波紅外波段的光對(duì)人眼來(lái)說(shuō)是看不見(jiàn)的�？梢�(jiàn)光光譜從波長(zhǎng)的0.4 微米（靠近紫外光，對(duì)人眼來(lái)說(shuō)是藍(lán)色的）一直延伸到0.7微米（深紅色）。比可見(jiàn)光波長(zhǎng)長(zhǎng)的波長(zhǎng)只能用專(zhuān)用的傳感器如InGaAs才能看得見(jiàn)。但是，雖然短波紅外區(qū)的光對(duì)人眼來(lái)說(shuō)是看不見(jiàn)的，但是這種光能以與可見(jiàn)光波長(zhǎng)類(lèi)似的方式與物體互相作用。也就是說(shuō)，短波紅外光是反射光；它從物體上的反射與可見(jiàn)光非常相似。由于具有這種反射性質(zhì)，短波紅外光在其圖像上就會(huì)有陰影和反差。InGaAs相機(jī)的圖像在分辨率和細(xì)節(jié)方面可以與可見(jiàn)光圖像相媲美；然而，短波紅外圖像的顏色不是實(shí)際顏色。這可以使物體變得容易被識(shí)別，同時(shí)又可以構(gòu)成短波紅外的戰(zhàn)術(shù)優(yōu)點(diǎn)之一，即物體或個(gè)體辨別。

這使InGaAs變得很有趣，但是是什么使它變得有用的呢？InGaAs傳感器可以做得極其靈敏，它可以逐個(gè)地對(duì)個(gè)別光子進(jìn)行計(jì)數(shù)。這樣，當(dāng)被制成具有數(shù)千或數(shù)百萬(wàn)個(gè)微小點(diǎn)狀傳感器或者傳感器像元時(shí)，短波紅外相機(jī)便可以在非常暗的條件下工作。夜視護(hù)目鏡已經(jīng)使用了幾十年了，它是通過(guò)敏感被反射的可見(jiàn)星光或其他環(huán)境光并將其放大進(jìn)行工作的，常被稱(chēng)為圖像增強(qiáng)管。該技術(shù)對(duì)于直接觀察的夜視護(hù)目鏡很適用。但是當(dāng)需要將一幅圖像傳送到遠(yuǎn)處時(shí)，還沒(méi)有可以不受可靠性和靈敏度限制的實(shí)用方法。由于可將光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，它們本身就適用于標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)或發(fā)送技術(shù)。

在夜里使用短波紅外還有一個(gè)大的優(yōu)點(diǎn)。被稱(chēng)為夜間天空輻亮度的大氣現(xiàn)象所發(fā)出的光照度比星光強(qiáng)5至7倍，這種光照幾乎都處在短波紅外波長(zhǎng)區(qū)。所以，有了短波紅外相機(jī)，再加上這種常常被稱(chēng)為夜氣輝的夜間光照度，我們便能夠在無(wú)月光的夜間很清楚地“看到”目標(biāo)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享這種圖像，因?yàn)槠渌�成像器件沒(méi)法做到這一點(diǎn)。

但是，有沒(méi)有可在短波紅外范圍工作的其他相機(jī)呢？有的，用碲鎘汞（HgCdTe）或者銻化銦（InSb）之類(lèi)材料制作的傳感器在短波紅外波段是非常靈敏的。然而，為了將它們的信噪比提高到有用的水平，人們必須以機(jī)械方式將這些相機(jī)冷卻到極其低的溫度。在設(shè)計(jì)用于監(jiān)視和偵察的大型軍用飛機(jī)上，冷卻并不是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)檫@些平臺(tái)上有很大的空間和電力可以用來(lái)運(yùn)行機(jī)械制冷系統(tǒng)。相比之下，InGaAs相機(jī)則可以在室溫下達(dá)到同樣的靈敏度。

本質(zhì)上，InGaAs相機(jī)可以做得很小，使用極小的功率，卻可以給出大的結(jié)果。InGaAs最初是用在電信業(yè)的，因?yàn)樗鼘?duì)遠(yuǎn)程光線通信中所使用的光（波長(zhǎng)通常為1550 納米）是靈敏的。通過(guò)使用類(lèi)似1.55 微米激光器或發(fā)光二極管的短波紅外照明器，人們已經(jīng)有可能照射一個(gè)只有用短波紅外相機(jī)才能觀察到的場(chǎng)景了。這種照明對(duì)人眼是安全的，它們的使用幾乎不會(huì)受到限制。

熱成像儀是另一類(lèi)具有良好探測(cè)能力的攝像機(jī)。盡管熱成像能夠在冷背景下探測(cè)到溫暖的物體，但是短波紅外相機(jī)則能夠?qū)嶋H辨認(rèn)該物體是什么。那是因?yàn)闊岢上駜x無(wú)法提供采用InGaAs短波紅外焦平面陣列所能實(shí)現(xiàn)的分辨率和動(dòng)態(tài)范圍。

最后，短波紅外成像有一個(gè)其他技術(shù)無(wú)可比擬的主要優(yōu)點(diǎn)，即它能夠透過(guò)玻璃進(jìn)行成像。對(duì)于短波紅外相機(jī)來(lái)說(shuō)，特制的價(jià)格昂貴的透鏡或者適應(yīng)惡劣環(huán)境的外殼幾乎是不必要的。這就使得它們可以用于各種各樣的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)。這種能力還允許短波紅外相機(jī)安裝在一個(gè)保護(hù)窗口內(nèi)，當(dāng)將相機(jī)系統(tǒng)固定在一種潛在平臺(tái)上時(shí)，這將可以提供很大的靈活性。

所以，為何要使用短波紅外呢？因?yàn)槎滩�紅外具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：

• 高靈敏度
• 高分辨率
• 能在夜空輝光下觀測(cè)
• 晝夜成像
• 隱蔽照明
• 能看到隱蔽的激光器和信標(biāo)
• 無(wú)需低溫制冷
• 可采用常規(guī)的低成本可見(jiàn)光透鏡
• 尺寸小
• 功率低

德國(guó)DIAS紅外公司的短波紅外熱成像儀有：

1、低溫、短波紅外熱成像儀PYROVIEW  320N  

2、高溫、短波紅外熱成像儀PYROVIEW 512N

3、高溫、高像素、短波紅外熱成像儀PYROVIEW 768N

本文轉(zhuǎn)自中科院網(wǎng)http://www.cas.cn/kxcb/kpwz/201207/t20120706_3610347.shtml

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