[发明专利]一种红外探测器超大面阵复合拼接方法

说明书

一种大面阵红外探测器复合拼接方法，实现大视场无缝覆盖。该方法基于现有小规模的面阵器件，当两个探测器有相邻的角时，在沿棋盘线横线方向上重叠一个像元；另一组按照棋盘格黑色格子排列，当两个探测器有相邻的角时，在沿棋盘线竖线方向上重叠一个像元。最终形成两个互补且有重叠的探测器组件。然后利用光学拼接方法，采用分光棱镜分出两条光路，将两个探测器组件放在两条光路的共轭像面上，对同一视场采集图像。最后对两幅图像进行数据处理，互相填补。该方法基本消除了传统拼接中拼缝导致的成像盲区，将无覆盖率直接减小到工艺受限的水平。本发明具有覆盖率高的优点，可满足大视场、高分辨率、“无缝拼接”的大面阵探测器应用需求。

技术领域

本发明属于航天光学遥感技术领域，涉及一种应用于大视场凝视预警的红外探测器超大面阵拼接方法。

背景技术

当前我国面临的军事威胁日益复杂严峻，在天基预警系统的能力建设中，新一代高轨预警系统要实现对新型空天威胁目标、更弱辐射特性/更短辐射时间/更复杂运动特性弹道导弹目标、大密度目标的探测预警，必须在预警体制上有所创新。

美国在其高轨导弹预警载荷的技术发展路线中，已明确将大面阵凝视预警相机作为下一代预警载荷开展预研。广域监视载荷技术对导弹预警、导弹防御、技术情报和战场空间态势感知任务有着重要意义。

国内通过研究美国天基预警体制发展得出如下结论：大面阵凝视预警体制相对于扫描视跟踪的预警体制，能够对地球圆盘实现高帧频凝视监视，预警时间长，导弹发射点和落点预报精度高，近实时连续探测多目标能力强，探测弱点目标能力强，军事应用优势明显，大面阵凝视预警体制是下一代预警的必然方向。

决定下一代高轨预警载荷复杂程度的关键核心器件是大面阵短中波红外探测器。目前国际上最大面阵的单片短中波红外探测器为4k×4k产品，仍然无法满足高轨凝视预警的使用要求。而国内在该项技术上与国外差距较大，近一段时间内能够获取的最大短中波探测器单片规模为2.7k×2.7k。当前发展高轨凝视预警载荷所用探测器必然需要采用拼接方式实现。

拼接方式上，传统的阵列多块机械拼接方案的拼接结构如图1所示，深色小块是小规模探测器芯片，周围有读出电路，最底层是拼接基板。此种拼接方式不可避免的会产生纵横交错的“十字型”拼缝。局部拼缝构成见图2所示，主要由子模块之间拼接距离和有效像素区至子模块边缘距离两部分构成。子模块之间拼接距离受读出电路划片精度和基板加工精度限制，目前为0.1mm；有效像素区至子模块边缘距离由碲镉汞芯片保护区(0.3mm)、填充胶溢胶区(0.2mm)、读出电路吸片区(0.5mm)构成。拼缝总宽度为2.1mm。

目前国内规模最大的面阵探测器参数为：像元数2.7k×2.7k，像元间距为15μm，单边尺寸为40.5mm。在4×4大小的的拼接中，按照传统拼接方案无覆盖率高达7.5％。在地面天文观测和实时性要求不高空间遥感应用中，可以通过微扫描机构或平台的指向角度周期变化，进行二次或多次曝光，来弥补拼缝带来的损失；但对于高轨预警系统这种高探测帧频、零漏警要求的系统，采用这种拼接方式是不可接受的。

现阶段超大面阵探测器的发展面临着单片探测器规模有限、传统拼接方法导致拼缝大，无覆盖率高等问题，无法满足应用需求。

发明内容

本发明的目的是为了满足高轨大视场凝视预警应用下高帧频、零漏警需求，实现超大面阵探测器拼接，要解决传统拼接方法下无覆盖率高的问题。为了解决上述问题，本发明采用机械交错拼接和光学拼接相结合的复合拼接技术，实现基本达到无缝拼接的超大面阵探测器。