一、材料創(chuàng)新：拓展探測(cè)邊界

材料是紅外探測(cè)器性能提升的基礎(chǔ)。近年來(lái)，新型紅外敏感材料的研發(fā)為探測(cè)器性能的飛躍提供了可能。

 

量子點(diǎn)材料的應(yīng)用為紅外探測(cè)帶來(lái)了新的活力。膠體量子點(diǎn)（CQD）技術(shù)將中波紅外（MWIR）探測(cè)擴(kuò)展至2600nm，成本僅為InGaAs傳感器的1/10，且已在工業(yè)檢測(cè)中實(shí)現(xiàn)2MP分辨率成像。這種材料不僅降低了成本，還拓展了探測(cè)波長(zhǎng)范圍，使得探測(cè)器能夠捕捉到更廣泛的紅外輻射信息，從而提高了探測(cè)的精度和靈敏度。

 

二維材料的研究也為紅外探測(cè)器帶來(lái)了新的突破。復(fù)旦大學(xué)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的二維材料（MoS?/黑磷）異質(zhì)結(jié)探測(cè)器，無(wú)需冷卻即可實(shí)現(xiàn)1.68 A/W的響應(yīng)度，并集成存儲(chǔ)與計(jì)算功能，功耗降低90%。這一成果不僅解決了傳統(tǒng)制冷型探測(cè)器需要復(fù)雜制冷設(shè)備的問題，提高了探測(cè)器的便攜性和應(yīng)用靈活性，還通過集成存儲(chǔ)與計(jì)算功能，提升了數(shù)據(jù)處理效率，為實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離、更高精度的探測(cè)提供了有力支持。

 

此外，石墨烯等新型材料在柔性紅外傳感器中的應(yīng)用也備受關(guān)注?；谑┑娜嵝訫WIR傳感器可貼合曲面物體（如人體皮膚），用于醫(yī)療健康與可穿戴設(shè)備。這種柔性傳感器不僅拓展了紅外探測(cè)的應(yīng)用場(chǎng)景，還為實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的人體生理信號(hào)監(jiān)測(cè)提供了可能。

 

二、工藝升級(jí)：提升制造精度

制造工藝的改進(jìn)是提高紅外探測(cè)器性能的關(guān)鍵。近年來(lái)，非制冷型紅外探測(cè)器技術(shù)的成熟，推動(dòng)了紅外探測(cè)器在民用領(lǐng)域的普及。

 

非制冷型探測(cè)器通過材料優(yōu)化和制造工藝改進(jìn)，在穩(wěn)定性與性能上顯著提升。中國(guó)通過十余年自主研發(fā)，突破紅外成像芯片技術(shù)封鎖，實(shí)現(xiàn)從依賴進(jìn)口到自主供應(yīng)的轉(zhuǎn)變。國(guó)內(nèi)企業(yè)在紅外芯片領(lǐng)域的技術(shù)積累已覆蓋材料、封裝及算法全鏈條，部分指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。例如，高德紅外掌握了非制冷型氧化釩紅外探測(cè)器的核心技術(shù)，推出了多款高性能、低功耗的產(chǎn)品；睿創(chuàng)微納推出了全球首款6μm小像元非制冷紅外探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)了高分辨率、低功耗的目標(biāo)。

 

在短波紅外技術(shù)方面，通過量子點(diǎn)薄膜與CMOS結(jié)合、銅 - 銅鍵合等新型工藝，大幅降低了制造成本的同時(shí)提升了分辨率。索尼、安森美等企業(yè)推動(dòng)的SenSWIR技術(shù)將傳感器像素間距縮小至3微米級(jí)別，為工業(yè)檢測(cè)和遙感領(lǐng)域提供了更高精度解決方案。這些工藝升級(jí)使得紅外探測(cè)器能夠在更小的尺寸下實(shí)現(xiàn)更高的分辨率和靈敏度，從而提高了探測(cè)的精度和距離。

 

三、算法融合：增強(qiáng)智能處理

算法與紅外探測(cè)的融合是實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離、更高精度探測(cè)的重要手段。AI技術(shù)的引入，使得紅外探測(cè)器具備了目標(biāo)識(shí)別、行為分析等智能化功能。

 

在數(shù)據(jù)處理方面，AI算法能夠?qū)t外探測(cè)器獲取的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的分析和處理。例如，通過深度學(xué)習(xí)算法，可以對(duì)紅外圖像中的目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和分類，提高目標(biāo)檢測(cè)的準(zhǔn)確性和效率。在安防領(lǐng)域，結(jié)合AI算法的紅外探測(cè)器可以實(shí)現(xiàn)低光照環(huán)境下的動(dòng)態(tài)目標(biāo)追蹤與行為分析，應(yīng)用于智慧城市、邊境防控等場(chǎng)景，大大提升了安全防范能力。

 

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的紅外芯片研究新范式也為紅外探測(cè)器性能的提升提供了新的思路。面向下一代紅外探測(cè)芯片，創(chuàng)新性建立譜效直接映射，打破傳統(tǒng)逐級(jí)預(yù)測(cè)模式中的維度災(zāi)難和誤差累積問題，構(gòu)建直接映射模型，實(shí)現(xiàn)第一個(gè)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和譜效關(guān)系的紅外芯片光譜儀器，建立芯片界面譜效映射模型，構(gòu)筑國(guó)際首個(gè)芯片界面數(shù)據(jù)庫(kù)與譜效驅(qū)動(dòng)的芯片界面優(yōu)化系統(tǒng)。這一新范式將有助于提高紅外探測(cè)器的設(shè)計(jì)效率和性能，為實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離、更高精度的探測(cè)提供技術(shù)支持。

 

四、多波段集成：拓展應(yīng)用場(chǎng)景

多波段集成技術(shù)是紅外探測(cè)器發(fā)展的重要趨勢(shì)。通過將不同波段的紅外探測(cè)器進(jìn)行集成，可以實(shí)現(xiàn)更全面的信息獲取，提高探測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。

 

中波紅外（MWIR）與短波紅外（SWIR）、可見光融合技術(shù)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)、材質(zhì)分析與高清成像，已在半導(dǎo)體晶圓檢測(cè)中驗(yàn)證。在半導(dǎo)體制造過程中，這種多波段集成技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)晶圓的溫度分布和表面缺陷，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

 

在軍事領(lǐng)域，多波段集成技術(shù)也具有重要意義。例如，美國(guó)海軍MQ - 35 V - BAT無(wú)人機(jī)搭載的MWIR光電系統(tǒng)，在GPS干擾環(huán)境下仍能實(shí)現(xiàn)483公里的目標(biāo)定位，并通過AI算法自動(dòng)識(shí)別敵方裝甲車。這一成果得益于多波段集成技術(shù)，使得無(wú)人機(jī)能夠在復(fù)雜環(huán)境下獲取更準(zhǔn)確的目標(biāo)信息，提高了作戰(zhàn)效能。

 

五、極限探測(cè)：挑戰(zhàn)科技前沿

極限紅外探測(cè)是當(dāng)前科研領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)?？茖W(xué)家們正在努力攻關(guān)更長(zhǎng)波長(zhǎng)、更低能量光子探測(cè)、更低溫度目標(biāo)識(shí)別、更遠(yuǎn)距離成像、更高分辨紅外探測(cè)的關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)。

 

在天文觀測(cè)領(lǐng)域，紅外探測(cè)技術(shù)是研究行星、恒星、星系和宇宙起源的重要手段。隨著天文觀測(cè)的對(duì)象距離越來(lái)越遙遠(yuǎn)，其目標(biāo)和背景輻射更加微弱，因此對(duì)紅外探測(cè)器性能要求也更為嚴(yán)苛。當(dāng)前最先進(jìn)的天基天文望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)JWST和在研的天基天文望遠(yuǎn)鏡SPICA均配備有高性能的紅外探測(cè)載荷，以實(shí)現(xiàn)對(duì)遙遠(yuǎn)天體的精確觀測(cè)。

 

在深空探測(cè)方面，紅外探測(cè)器也發(fā)揮著重要作用。例如，在探測(cè)火星等行星時(shí)，紅外探測(cè)器可以探測(cè)行星表面的溫度分布、地質(zhì)結(jié)構(gòu)和大氣成分等信息，為人類深入了解宇宙提供重要數(shù)據(jù)支持。

 

六、未來(lái)展望

紅外探測(cè)器技術(shù)的突破為實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離、更高精度的探測(cè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。未來(lái)，隨著材料科學(xué)、制造工藝和算法技術(shù)的不斷發(fā)展，紅外探測(cè)器將在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

 

在民用領(lǐng)域，紅外探測(cè)器將在智能家居、自動(dòng)駕駛、工業(yè)檢測(cè)、醫(yī)療診斷等方面發(fā)揮更大作用。例如，在智能家居中，搭載紅外探測(cè)功能的智能門鎖、智能攝像頭等產(chǎn)品將更加普及，為人們的生活帶來(lái)更多便利和安全保障；在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，紅外探測(cè)器可以與其他傳感器融合，提高車輛在復(fù)雜環(huán)境下的感知能力，保障行車安全。

 

在軍事領(lǐng)域，紅外探測(cè)器將繼續(xù)提升導(dǎo)彈制導(dǎo)、目標(biāo)探測(cè)與跟蹤等能力，為國(guó)家的國(guó)防安全提供有力支持。同時(shí)，隨著天基紅外系統(tǒng)的發(fā)展，其在空間探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面的應(yīng)用也將不斷拓展，為人類探索宇宙和保護(hù)地球環(huán)境做出更大貢獻(xiàn)。

 

紅外探測(cè)器技術(shù)的突破正引領(lǐng)著科技發(fā)展的新潮流。我們有理由相信，在不久的將來(lái)，紅外探測(cè)器將以其更遠(yuǎn)距離、更高精度的探測(cè)能力，為人類社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步帶來(lái)更多的驚喜和變革。