Nichtlineare Systeme und Strukturbildung (Prof. Dr. H.-G. Purwins)
Ultraschneller Infrarot-Bildkonverter
In vielen zivilen und militärischen Anwendungsbereichen besteht ein immer größer werdendes
In ter esse an schnellen IR(Infrarot)-Bilderfassungssystemen. Die Anwendungen umfassen so verschiedene
Bereiche wie schnelle Thermographie, Laser strahlprofilanalyse, Imaging-Spektroskopie im nahen Infraroten und
LIVAR (Laser Illuminated Viewing and Ranging).
Der am Institut für Angewandte Physik ent wickelte IR-Bildwandler kann auf den genannten und
vielen anderen Gebieten breite Anwendung finden. Der Wandler stellt ein planares
Halbleiter-Gasentladungs-Hybrid-System dar, welches die Wandlung 2-dimensionaler IR-Strahlungsfelder im
Bereich von 1 - 11 µm in den sichtbaren Spektralbereich mit Zeitkonstanten von bis zu
50 ns erlaubt. Auf diese Weise können mit Hilfe des Wandlers ultraschnelle Kameras, welche zwar
im Sichtbaren, aber nicht im Infraroten zur Verfügung stehen, zur ultraschnellen Erfassung von
IR-Strahlungsfeldern eingesetzt werden. Damit wird es möglich, die zeitliche Auflösung bei der
Erfassung 2-dimensionaler IR-Strahlungsfelder gegenüber herkömmlichen Systemen um mehrere
Größenordnungen zu übtreffen. Auf diese Weise wird es am Institut für
Angewandte Physik möglich die z.Z. schnellste IR-Kamera der Welt zu bauen.
Im Mittelpunkt der Arbeiten standen in den letzen Jahren insbesondere das räumlichen
Auflösungsvermögen, die Empfindlichkeit einschließlich der optimalen Lösung von
Problemen der optischen Kopplung, der Bau einer ungekühlten Konverterversion für den Bereich
des nahen Infraroten sowie der Bau von gekühlten Versionen zur Erfassung von Strahlungsfeldern bis zu
Wellenlängen von 11 µm. So wurde die räumliche Auflösung des Wandlers dank des
neu entwickelten Aufbaus mit einer mikrostrukturierten Gasschicht um einen Faktor 2 auf
14 Linienpaare/mm verbessert. Schließlich sind Prototypen integrierter Gesamtsysteme erstellt und
getestet worden, bei denen die Konverterzelle mittels optischer Fasertechnologie an einen nachgeschalteten
Bildverstärker oder direkt auf den CCD-Chip der ultraschnellen Kamera gekoppelt ist. Dadurch konnte die
Gesamtsystem-Empfindlichkeit bis auf das Zwanzigfachen gesteigert werden.
Darüber hinaus wurde für den nahen
IR-Spektralbereich ein komplett neuartiger ungekühlter IR-Bildkonverter vorgeschlagen und erfolgreich
getestet. Bei diesem lassen sich handelsübliche Photohalbleiter-Materialien einsetzen.
Kooperationen:
Drittmittelgeber:
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