红外光电探测手艺通常事情在无源被动的传感模式，具有作用距离远、抗滋扰性好、穿透烟尘雾霾能力强、全天时势情等优点，在航天遥感、军事装备、天文探测等方面都有普遍应用 。至今，二代、三代红外光电探测器已大规模进入装备，高端三代也在逐步推进适用化 。
人工微结构、人工智能和神经形态盘算等手艺研究逐渐兴起，推进了红外辐射光学调控、片上智能化与古板红外光电探测器的芯片级集成生长 。许多极具前沿前瞻性的新看法、新手艺、新器件，如雨后春笋般地应运而生 。
据麦姆斯咨询报道，近期，中国科学院上海手艺物理研究所红外成像质料与器件重点实验室叶振华研究员课题组在《红外与毫米波学报》期刊上揭晓了以“红外光电探测器的前沿热门与厘革趋势”为主题的综述文章 。叶振华研究员主要从制冷型红外光电探测器研究事情 。
红外光电探测器的生长历程与未来趋势
这项研究聚焦海内外的红外手艺研究现状，重点先容红外光电探测器目今的研究热门与未来的生长趋势 。首先，先容针对战术泛在化、战略高性能的SWaP3看法 。其次，综述以超高空间区分率、超高能量区分率、超高时间区分率、超高光谱区分率为特征的高端三代红外光电探测器，剖析挑战光强探测能力极限的红外探测器的手艺特征与实现要领 。然后，叙述基于人工微结构的四代红外光电探测器，重点先容偏振、光谱、相位等多维信息融合的实现途径与手艺挑战 。最后，从片上数字化升级为片上智能化的角度，探讨未来极具厘革性趋势的红外探测器 。
叠层双色红外光电探测器的应用优势
天下军用电子元器件领域正朝着高效能、高集成、高速率、智能化、小型化等偏向生长 。手艺需求主要包括更强的信息获取能力、更快的处置惩罚速率、更高的集成度、更小的体积、更好的可靠性和情形及抗辐射顺应性 。光电器件领域选择偏向的主要标准是怎样高效率、高可靠、高集成、低功耗地举行红外辐射信息的探测、识别、处置惩罚以及传输 。在SWaP3看法的生长引领下，红外探测器的生长主要集中在大规格、小型化、双色/多色化、智能化和高温事情等前沿领域方面 。在战略应用方面，红外光电探测器的高性能是焦点，更关注“四高”，重点是提高光谱、空间、时间的区分率和辐射探测器的迅速度 。而在战术应用时，则涉及SWaP3看法的各个方面，需要权衡尺寸、重量、功耗、价钱，特殊注重的因素是应用的泛在化 。
焦点参数“四高”性能的相互关联性与制约性
目今，红外/光电探测主要使用红外辐射的强度特征实现灰度、伪彩色的成像，也有使用红外辐射的频率特征实现多光谱、高光谱及超光谱成像 。近年来，超高区分率、超高迅速度、超快响应等为新手艺特征的高端第三代红外/光电探测器件在海内外获得了重大的手艺突破 。红外探测的空间特征、能量特征、时间特征、光谱特征的区分能力一直提升，逐渐迫近其区分率的理论极限 。上图是红外系统在实现高的空间、能量、时间、光谱区分率保存的相互关联性与制约性 。单个的红外光电探测器不可能同时知足红外系统超高的空间、能量、时间、光谱区分率要求 。通过特殊的设计、定制，来实现红外系统几个焦点参数相互间的合理平衡 。
新看法红外光电探测器的焦点架构与手艺内在
目今红外光电探测器件以探测目的辐射强度为主要手艺手段，以提高空间区分率、视场规模、温度迅速度等性能为主要目的，实现对目的的感知 。未来光探测感知系统迫切需要实现光场信息特征和目的距离特征等信息的多维度获取，接纳一定算法将各影像数据中所含的信息优势互补性有机团结起来，融合成新的更高维度的影像数据，以此增强目的图像的比照度，提升探测系统的识别和抗滋扰能力，提高光电探测系统对动目的、弱目的和小型伪装目的的侦探感知能力，增强对重大战场和气象情形的顺应性 。为知足多维信息融合与平台灵巧化的应用需求，差别维度探测功效的物理实现应尽可能抵达小型化、集成化的目的 。随着超外貌等人工微结构学科的兴起，新一代红外光电探测器生长芯片级光场调控集成手艺，实现光强、光谱、偏振、相位等多维信息融合 。这倾覆了古板光学系统与红外光电探测器的分立模式限制 。现在，国际上普遍以为集成了偏振、光谱、相位等光场调控人工微结构的红外焦平面探测器，是未来的四代红外光电探测器 。
随着信息化社会人工智能物联网（Artificial In?telligence of Things，AIoT）趋势在各领域的快速普及，红外信息的复合探测和智能处置惩罚是红外探测手艺向更多领域普及生长的必由之路，红外探测器正在由简单的传感器向多维信息融合成像、片上智能化的红外光电探测器生长 。在片上集成光场调控人工微结构的四代红外光电探测器基础上，通过3D堆叠生长片上红外信息获取、信号处置惩罚、智能决议的厘革性红外光电探测器 �；谄霞捎胫悄芑χ贸头Ｊ忠�，新型智能化信息处置惩罚光电探测用具有片上像元盘算、并行输出、基于事务驱动的低功耗特征，可大幅提升特征提取等光电探测系统并行、分步盘算、智能化水平 。
红外/光电探测器已经完成了第一代、第二代的研究与适用化 。三代红外光电探测器主要针对战术泛在化、战略高性能的应用特点，重点生长SWaP3看法的红外光电探测器，现在手艺基本突破、部分最先进入装备 。高端三代红外光电探测器则趋于挑战超高区分率、超高能量区分率、超高时间区分率和超高光谱区分率等光强探测的极限性能 。同时，正在生长人工微结构和红外光电探测器的片上集成手艺，实现强度、相位、偏振、光谱等多维光学信息融合的四代红外光电探测器 。团结四代红外光电探测器的生长，突破红外光电探测器读出电路3D堆叠手艺，实现红外辐射信息获取、信号处置惩罚、智能决议的片上感存算一体化，进而推动红外光电探测器的跨越与刷新 � ？梢栽て�，红外光电探测器正朝着“挑战光强探测极限→全光信息融合集成→片上智能化/类神经视觉红外探测器”的手艺趋势一连蓬勃生长、如日中天 。
该项目获得中国科学院战略高手艺立异基金项目（CXJJ-19-A04）的支持 。
