法国军用红外探测器和热像仪概况

bomoaa

1法国红外探测器1.1法国Sofradir公司始创于1986年的Sofradir公司是法国致冷型探测器供应的“动力站”，从一开始就致力于生产第二代热像仪的高性能焦平面阵列(FPA)MCT探测器。与其它的产品相比，这种MCT探测器采用了信号多路技术代替硬线连接，因此大大扩展了探测器像素的实际数量。   Sofradir公司于1988-89年生产出其最初的288X4像素8～14µm长波红外(LWIR)探测器交付给Sagem 公司和Kollsman公司。1992年与美国签订了首个批量生产的合同，即与Texas Instruments公司(目前的 Raytheon公司)签订了在三年内提供700套探测器装置(240X4像素)的合同。这些探测器随后被应用到与Aselsan合作生产的昼夜热瞄准系统(DNTSS)中，装备到土耳其军队。1997年，将其应用于Iirs车载和Sophie手持式成像器的热像仪开始交付给Sagem和Thales公司; 1999年 Sofradir公司与DRS和Raytheon公司一起成为向美国军队提供240 X 4 SADA II (标准的先进杜瓦组件)装置的主要供应商。288 X 4探测器还用于Thales Catherine瞄准具，并已被选为英国陆军的车载作战集团热像仪(VehiclarBattleGroupThermalimager)基本部件。   目前， Sofradir 公司已交付超过12,000套热像仪,在制冷型240／288X4 LWIR探测器产品研制和生产方面, 处于世界领先地位。 该公司每年平均交付1,500～2,000套 (2003年超过2,600套)。该公司的生产线目前仍包括480X6 LWIR MCT探测器和其它工作于3～5µm中波红外(MWIR)探测器。其中的超大规模阵列(VLA), 如320 X 256凝视阵列探测器应用到MBDA“沙漠阴影 (Storm Shadow)”／Scalp-EG巡航导弹。根据MCT探测器装置每年交付量，Sofradir公司是世界上第二大制造商，占市场份额的25％ (Raytheon公司占50％，剩余的市场份额由BAE Systems、DRS、AIM和SCD 等分享)。    2000年Sofradir公司开始生产非制冷探测器，使用非晶硅作为测微辐射热探测器，这项业务后来分给了由ULIS(非制冷低成本红外传感器)公司所属的企业。    Sofradir公司与Thales公司已经进入了QWIP(量子阱红外探测器)技术领域，Thales负责提供384X288或614X512 GaAs光电探测器基底。Sofradir公司采用常规的方法将它们组装到完全集成的探测器杜瓦致冷器组件中(IDDCA)，也就是热焊到辅助金属氧化硅(CMOS)读出集成电路上, 并封装到杜瓦瓶内与低温致冷器组合在—起。    与其他制造商的QWIP产品相比，Sofradir公司的QWIP探测器据称能在更高温度下工作, 能在高于77K的温度下达到全性能(其他厂商的产品为65K)。事实上，Sofradir公司已经生产出能工作于80～90K的QWIP探测器组件。    迄今为止，Sofradir公司采用液相外延(LPE)己制造出混成探测器，MCT是生长在一个碲锌镉(CZT)基底上。但是，对于MWIR VLA应用而言，Sofradir公司(与其美国同行一样)转而开始注重分子束外延(MBE)，采用锗基底。将MBE应用到LW[R探测器的制造还正在研究中，但Sofradir公司相信这项技术对于未来生产更大的LWIR阵列或双波段阵列也是必需的。首次出现的MBE产品是2004年4月由Sofradir公司推出的新型Scorpio 640X512 MWIR探测器。该产品的像素间隔为15µm，其价格和大小与现有的320X256 MWIR MCT探测器(像素间隔30µm) 相同。因此，这种探测器可以作为一种嵌入式替代品，像素数量是原来产品的四倍。研发出Scorpio探测器后，Sofradir公司就能够以320X256 VLA的价格提供电视标准设备，其尺寸小于销售量最好的288X4扫描探测器。Scorpio的平均NETD为0.0165K，使用F／2光学系统，工作温度为90～ll0K，目前已应用到导弹、FLIR．和手持式侦察摄像机。例如，应用到Thales Optronique的最新的AGILE机戴陀螺稳定红外轻型装置。1.2法国ULIS公司    ULIS公司是Sofradir公司在非制冷探测器领域的同行，于2002年进入该项目，尽管目前这类产品所占的市场份额还不到1～2％，但据该公司估计，由于目前的步兵装备改造计划 (如法国陆军的FELIN计划)，军用市场上的非制冷探测器销售量会最终上升到20％。标准的ULIS 320X240 LWIR焦平面阵列微测辐射热计(最初由Sofradir公司于2001年推出)的像素间距为45µm，NETD为0.08K。    2003年12月，该公司开始大批量生产新型160X120探测器，其像素间距为35µm，NETD为0．05K。像素间距为35µm的320X240和384X288探测器样机在2004年6月的Eurosatory展览会上展出，计划于2004年12月开始生产。    2004年初，公司开始研制像素间距为25µm的640X480探测器，有望于2005年中期投入生产。像素间距的减小，可以使探测器在体积和成本不变的条件下增大阵列规模，同时在视场不变的情况下减小光学系统体积。但是，这些都是以灵敏度降价作为代价，因此，必须通过其它的技术进行补偿。    目前ULIS探测器在军事上的应用包括驾驶用热观察仪和手持式热像仪。如已用于由Thales Angenieux研制的ELVIR手持式热像仪。    ULIS公司的ELVIR热像仪采用模块化设计，配备摄像机、目视观察模块和视场可切换(宽窄视场)镜头。25mm F／0.8镜头的视场为33.6OX24.10，50mm F／0.8镜头的视场为16.4oX12.30，100mm F／1.25镜头的视场为8.10X 5.90。其探测距离目前为1～1.2km，总重量为1.6kg，包括25mm镜头和工作时间为8小时的锂离子电池组。视需要，可以安装在三角架上，使用12m电缆将摄像机与其显示模块连接起来。    目视观察模块与Thales Angenieus的Luice像增强器护目镜共用显示器，能用标准的Luice头盔来进行监控。2005年有望推出自动型ELVIR热像仪。2法国红外热像仪2.1高性能的Iris和Matis系列热像仪Iris瞄准的是高性能系统的市场需要，目前已出售 3,000多套系统。不仅应用于潜艇，还应用于水面舰船、无人机、Tiger和NH90直升机、Mirage战斗机、Leclerc坦克、Roland和Skyshield 3防空系统以及CV9030步兵战车。    1997年，Sagem开始生产Marls系列的首批产品，也就是所谓的第三代便携式热像仪。到2003年底，该公司已经出售了大约3,500套，产品的范围己扩展到了包括Matis Standard(用于瞄具组件)，Marls Manportable (用于人控武器) 以及Marls Long-Range(用于目标监视)。这些热像仪的通用器件是一个320X240的InSb致冷型探测器，这种探测器与以色列的SCD公司和美国Raytheon公司生产的探测器相同。手持式Matis不带电池的重量为2.5kg，具有双视场(90X60和30X20)，2倍电子变焦。在环境温度下探测器的NETD≤0.035K，对步兵的探测和识别距离为7.5km和1.9km，对坦克的探测和识别距离为9km和3.5km。Matis 标准重量≤4.5kg，视场120X80／0.250X1.70，2倍电子变焦，对坦克的探测和识别距离分别为11km和5.3km。 Matis的应用包括: 安装在Nissan巡逻侦察艇桅杆上的Sagem BSV 2000边境监视系统。被命名为Milis MP重量为7kg，已用于取代Milan反坦克导弹系统中的热瞄具，另外也用于Mistral防空导弹系统中。Matis Long Range热像仪, 重6kg, 主要适用于海军，其光学系统成本要高一些，双视场(120X80／2.50X1.70)，2倍电子变焦，采用2X2微扫描，据称具有很高的分辨率。其陀螺稳定方法降将稳定误差降至0.1～0.2mrad。2.2手持式热像仪    1999年，Sagem公司成功中标法国陆军的FELIN计划后，推出了一对被称为JIM MR(中程)和JIM LR(远程)的多功能手持式热像仪。JIM MR采用了320X240 LWIR焦平面阵列测微热辐射计，目前已有3000套产品定购出去。这种手持式热像仪的 NETD≤0.08K，探测与识别距离分别为≥3.5krn和≥l km。整个设备重1.8kg，采用了测距能力为5km的1.54µm眼睛安全激光测距仪、Vectronix数字磁罗经和C／A型GPS接收器。也可以外部连接。    JIM LR具有同样的多功能性能，但采用的是致冷型MWI探测器(即320X240和384X256像素，MCT或InSb)，NETD≤0.05K，探测与识别距离为≥9km和≥3.5km，重2.8kg。    一种更新型的型号目前正在研制中，可适于车载应用，既可作为侦察平台上的目标捕获瞄具用，也可作为中口径炮塔的武器瞄具。其输出可组合到作战管理系统显示中，也可与数据图像传输的无线电接口连接。2.3 Sophie热像仪    1996年推出并于1998年开始批量生产的Sophie热像仪, 到目前为止已有大约5000套交付给35个国家。其重量为2.4kg，双视场(80X60和40X30)，2倍电子变焦(20X1.50)，热灵敏度