短波紅外（SWIR）傳感器打開(kāi)紅外光譜的最后一個(gè)大氣窗口

導(dǎo)讀

     短波紅外（SWIR）傳感器打開(kāi)了紅外光譜中的第三個(gè)也是最后一個(gè)大氣窗口。長(zhǎng)期以來(lái)，長(zhǎng)波（LWIR）和中波（MWIR）傳感器長(zhǎng)期以來(lái)一直是紅外成像的主要產(chǎn)品。與LWIR 和MWIR 不同，SWIR利用物體的反射的光線對(duì)物體進(jìn)行成像，與可見(jiàn)光非常相似，從而賦予了紅外全新的感知能力。在軍事領(lǐng)域，以往的偵察需求更側(cè)重于戰(zhàn)略性，而如今要求具有高度的戰(zhàn)術(shù)性、高水平的持久性，并且在許多情況下，需要識(shí)別感興趣領(lǐng)域中的目標(biāo)的能力。短波紅外（SWIR）功能使其成為地面、機(jī)載和空間應(yīng)用領(lǐng)域的“下一代”成像技術(shù)。

性能SWIR

低光/夜視成像

      SWIR相機(jī)可以在星光條件下工作，從大氣夜光中獲得足夠的照明。夜光是由光譜短波紅外部分的羥基離子發(fā)射產(chǎn)生的。

目標(biāo)設(shè)別

      SWIR相機(jī)和傳感器則能看到可見(jiàn)光范圍之外較短波長(zhǎng)的反射光，這些圖像非常接近可見(jiàn)光譜中所成像的景物。在SWIR波段，人員很容易識(shí)別，典型的區(qū)別是由于頭發(fā)中缺乏水分，所有頭發(fā)都顯示為白色，而水分含量高的皮膚顏色呈現(xiàn)暗色。SWIR、可見(jiàn)光與LWIR、MWIR集成使用，LWIR和MWIR傳感器進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)，而SWIR和可見(jiàn)光傳感器提升目標(biāo)識(shí)別的能力。

人眼安全激光照明

工作在SWIR波段的激光對(duì)人眼相對(duì)安全，這意味著這些波長(zhǎng)的光不會(huì)輕易穿透人眼的角膜。常見(jiàn)的1550nm波長(zhǎng)的激光照明可用于安全地照亮人員和目標(biāo)。

隱蔽照明

人眼安全的1550nm激光是人眼不可見(jiàn)的，但很容易被SWIR相機(jī)或傳感器感知。SWIR照明對(duì)人眼來(lái)說(shuō)是不可見(jiàn)的，但對(duì) SWIR相機(jī)來(lái)說(shuō)卻是明亮和清晰的。同樣，激光束可照亮單個(gè)感興趣的目標(biāo)，以便于探測(cè)或跟蹤，這對(duì)特定目標(biāo)以進(jìn)行測(cè)距以及其他特定應(yīng)用非常有用。

F-16搭載的DB110吊艙中包含有SWIR傳感器

短波紅外

     熱像儀是具有良好探測(cè)能力的光電傳感器，SWIR是紅外成像的有益補(bǔ)充，就像紅外成像是雷達(dá)的有益補(bǔ)充一樣。熱成像利用有效輻射能量差（或溫差）探測(cè)感興趣目標(biāo)，但SWIR相機(jī)更容易識(shí)別該物體是什么，這是因?yàn)?span style="color: rgb(247, 150, 70); font-size: 16px;">熱像儀無(wú)法提供SWIR焦平面陣列所能提供的成像分辨率和動(dòng)態(tài)范圍，如，在軍事領(lǐng)域，確定車輛是民用卡車坦克。

CMOS和CCD成像器是不斷發(fā)展以滿足用戶需求的出色設(shè)備。但此類傳感器通常只是日光傳感器。另一方面，單個(gè)SWIR 相機(jī)可用于晝夜成像，如，在無(wú)人機(jī)（UAV）應(yīng)用領(lǐng)域中，SWIR相機(jī)可以在典型的晝/夜任務(wù)整個(gè)持續(xù)時(shí)間內(nèi)有效工作。

     SWIR成像的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是能夠透過(guò)玻璃成像，這是LWIR/MWIR的。這意味著，SWIR相機(jī)可以使用傳統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)高效的可見(jiàn)光相機(jī)鏡頭，當(dāng)然，苛刻條件下的應(yīng)用需要專為SWIR波段設(shè)計(jì)的鏡頭。對(duì)于SWIR相機(jī)，特殊的昂貴鏡頭或環(huán)境硬化外殼大多是不必要的，這使得它們可用于各種應(yīng)用和行業(yè)。此特點(diǎn)還允許將短波紅外攝像機(jī)安裝在保護(hù)窗內(nèi)，其在光電平臺(tái)應(yīng)用時(shí)提供更好的靈活性。

InGaAS傳感器

SWIR部分提供了功能，通常與LWIR和MWIR成像相輔相成。SWIR成像使用反射光，這與可見(jiàn)光成像原理相同。由碲鎘汞 （HgCdTe）或銻化銦（InSb）等材料制成的傳感器對(duì)SWIR波段的光線非常敏感。然而，為了將其信噪比水平，這些相機(jī)必須進(jìn)行制冷。隨著銦鎵砷（InGaAs）傳感器的開(kāi)發(fā)，SWIR（0.9μm～1.7μm）的傳感才真正實(shí)現(xiàn)。

InGaAs傳感器非常靈敏，從字面上可以計(jì)算單個(gè)光子。因此，當(dāng)構(gòu)建為具有數(shù)千或數(shù)百萬(wàn)個(gè)微小點(diǎn)傳感器或傳感器像素的焦平面陣列時(shí)，SWIR相機(jī)可在非常黑暗的條件下工作。夜視鏡得工作原理是感應(yīng)和放大反射的星光或其他環(huán)境光，即所謂的圖像增強(qiáng)管（I2 CCD）。這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于直接用于觀察夜視鏡效果不錯(cuò)，但無(wú)法將圖像發(fā)送到遠(yuǎn)程情報(bào)中心時(shí)。SWIR傳感器都將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，適用于標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)或傳輸。

在夜間使用 SWIR 還有另一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)。一種稱為夜空輻射的大氣現(xiàn)象發(fā)出的照明量是星光的5到7倍，幾乎都是SWIR 波長(zhǎng)。因此，借助SWIR相機(jī)和這種夜光，我們可以在漆黑夜晚非常清晰地“看到”物體，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享這些圖像，其他成像設(shè)備很難做到這一點(diǎn)。

InGaAs相機(jī)體積小，功耗極低，成像效果很好，可使用1.55μm激光器或 LED照明，可以隱蔽地照亮只有 SWIR 相機(jī)才能看到的場(chǎng)景。這種照明器對(duì)眼睛安全，因此對(duì)SWIR使用方式幾乎沒(méi)有限制。

     以象科技由西安光機(jī)所光學(xué)博士團(tuán)隊(duì)，行業(yè)資深專家，光譜軟件算法團(tuán)隊(duì)，光學(xué)應(yīng)用博士等相關(guān)人員共同發(fā)起成立的科技型公司，目前投產(chǎn)市場(chǎng)可見(jiàn)光、近紅外、短波中紅外高光譜相機(jī)，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，突破進(jìn)口技術(shù)壁壘，打破進(jìn)口短波紅外高光譜相機(jī)的技術(shù)限制。

以象科技是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體的科技型公司。目前經(jīng)營(yíng)產(chǎn)品有激光共聚焦，激光散斑血流成像儀，光譜儀，高光譜相機(jī)等光學(xué)產(chǎn)品。研發(fā)中心設(shè)立于西安，銷售網(wǎng)絡(luò)、完善售后服務(wù)機(jī)構(gòu)設(shè)立覆蓋全國(guó)。

     以象科技作為一家由西安光機(jī)所光學(xué)博士團(tuán)隊(duì)、行業(yè)資深專家、光譜軟件算法團(tuán)隊(duì)以及光學(xué)應(yīng)用博士等多元專業(yè)力量共同發(fā)起創(chuàng)立的科技型企業(yè)，在光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域展現(xiàn)出了非凡的潛力與強(qiáng)勁的實(shí)力，正逐步成為行業(yè)內(nèi)的一顆璀璨新星。

     其團(tuán)隊(duì)成員憑借深厚的學(xué)術(shù)造詣與豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建起了一座堅(jiān)實(shí)的技術(shù)堡壘。西安光機(jī)所光學(xué)博士團(tuán)隊(duì)深入鉆研光學(xué)核心原理，在光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、優(yōu)化以及創(chuàng)新方面持續(xù)發(fā)力，致力于打造出高精度的光學(xué)基礎(chǔ)架構(gòu)。行業(yè)資深專家則猶如敏銳的市場(chǎng)領(lǐng)航員，他們憑借對(duì)行業(yè)發(fā)展脈絡(luò)的精準(zhǔn)把握以及對(duì)市場(chǎng)需求變化的前瞻性洞察，為公司的產(chǎn)品戰(zhàn)略布局指明方向，確保每一款產(chǎn)品都能精準(zhǔn)對(duì)接市場(chǎng)痛點(diǎn)，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。光學(xué)應(yīng)用博士則專注于探索光學(xué)技術(shù)在各個(gè)實(shí)際領(lǐng)域的落地應(yīng)用，他們深入挖掘產(chǎn)品在不同場(chǎng)景下的潛在用途，從生物醫(yī)學(xué)到工業(yè)制造，從環(huán)境監(jiān)測(cè)到農(nóng)業(yè)科技，不斷拓展產(chǎn)品的應(yīng)用邊界，讓光學(xué)技術(shù)真正造福于人類社會(huì)的各個(gè)角落。

      在產(chǎn)品層面，以象科技目前已成功投產(chǎn)并推向市場(chǎng)的可見(jiàn)光、近紅外、短波中紅外高光譜相機(jī)，無(wú)疑是其技術(shù)實(shí)力的集中體現(xiàn)，這不僅為國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)提供了更為可靠、性價(jià)比更高的光學(xué)設(shè)備選擇，還在一定程度上推動(dòng)了我國(guó)光學(xué)技術(shù)自主創(chuàng)新的進(jìn)程，提升了我國(guó)在全球光學(xué)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈中的地位。

       此外，公司經(jīng)營(yíng)的激光共聚焦、激光散斑血流成像儀、光譜儀等光學(xué)產(chǎn)品，也均在各自的領(lǐng)域內(nèi)展現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)與性能。激光共聚焦以其超高的分辨率和清晰的成像效果，在生物醫(yī)學(xué)微觀成像領(lǐng)域成為科研人員探索生命奧秘的得力助手；激光散斑血流成像儀能夠精準(zhǔn)地監(jiān)測(cè)微循環(huán)血流變化，為醫(yī)學(xué)臨床診斷和疾病研究提供了重要的參考依據(jù)；光譜儀則憑借其對(duì)物質(zhì)光譜特性的精確分析能力，在材料成分分析、環(huán)境污染物監(jiān)測(cè)以及食品安全檢測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮作用。

       以象科技秉持著集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體的全產(chǎn)業(yè)鏈運(yùn)營(yíng)模式，展現(xiàn)出了強(qiáng)大的綜合實(shí)力與協(xié)同效應(yīng)。其研發(fā)中心坐落于西安這座充滿科技活力與創(chuàng)新氛圍的城市，依托當(dāng)?shù)刎S富的科研資源與人才優(yōu)勢(shì)，持續(xù)不斷地投入大量資源進(jìn)行技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新，為公司的產(chǎn)品迭代升級(jí)和技術(shù)突破提供了源源不斷的動(dòng)力源泉。

       與此同時(shí)，公司精心構(gòu)建的銷售網(wǎng)絡(luò)如同一張緊密交織的大網(wǎng)，全面覆蓋全國(guó)各個(gè)地區(qū)，確保了產(chǎn)品能夠快速、高效地觸達(dá)每一位客戶手中。而完善的售后服務(wù)機(jī)構(gòu)則像是一位貼心的守護(hù)者，隨時(shí)為客戶提供多層次的技術(shù)支持與售后服務(wù)保障，讓客戶在使用產(chǎn)品的過(guò)程中無(wú)后顧之憂，進(jìn)一步增強(qiáng)了客戶對(duì)公司品牌的信任度與忠誠(chéng)度。

        以象科技憑借其團(tuán)隊(duì)、創(chuàng)新的產(chǎn)品以及完善的運(yùn)營(yíng)模式，在光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域正穩(wěn)步前行，未來(lái)有望在國(guó)內(nèi)乃至全球市場(chǎng)上取得更為輝煌的成就，為推動(dòng)光學(xué)科技的進(jìn)步與應(yīng)用普及做出貢獻(xiàn)。