短波红外中波红外长波红外波段范围,短波中波长波红外波长范围
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https://www.highlightoptics.com/Technology/2335.html
红外辐射是一种电磁波,位于太赫兹THz波段与可见光的红光波段之间,780nm
1mm,相应频率处于300GHz到400THz之间。短波中波长波红外三个波段,位于可见光和电磁波通信波段之间,波长范围0.7815μm。短波红外(SWIR)光一般定义为0.9-1.7μm波长范围内的光线,但也可归入0.7-2.5μm波长范围。
短波红外、中波红外、长波红外波长范围
综合各个单位及各种资料的不同说法,短波红外(SWIR)波长范围是0.782.5/3μm,中波红外(MWIR)波段范围是38μm,长波红外(LWIR)波长范围是8~15μm。
红外辐射的历史发现
1800年,Friedrich Wilhelm Herschel在探究不同颜色太阳光温度时发现了红外辐射。他借助棱镜对太阳光进行分光处理,再运用量热计逐一测量各颜色区域的温度,结果显示温度最高的区域处于红光之外,进而推断出可见光红光以外存在着太阳光谱的延续部分。
到了19世纪后半叶,人们认识到热辐射与可见光、无线电波等其他电磁波在本质上具有相似性。此后,KIRCHHOFF、STEFAN、BOLTZMANN、WIEN和PLANCK等科学家陆续揭示了辐射的相关规律。
红外探测器类型及材料
分类 | 波段(常见) | 分类依据侧重点 | 探测器类型及材料 |
---|---|---|---|
短波红外(SWIR) | 0.78μm-3μm | 考虑探测器响应及远距离通信等应用 | 光导型探测器,PbS,PbSe, a-Si |
中波红外(MWIR) | 3μm-8μm | 探测器特性及追热导向导弹技术应用 | 光伏型探测器,InSb,HgCdTe, |
长波红外(LWIR) | 8μm-15μm | 探测器适用范围及热成像应用 | 光导型探测器,热电型探测器,Ge:Hg, Vox |
红外波段的分类依据
短波中波长波红外波段亦可以依不同红外传感器材料可侦测的范围来分类。
- 短波红外线:波长范围为0.7至1.0µm(由人眼无法侦测的范围到硅可响应的范围),波长范围为1.0至3µm(由硅的截止频率到大气红外线窗口的截止频率),InGaAs范围可以到1.8µm,一些较不灵敏的铅盐也可侦测到此范围。
- 中波红外线:波长范围为3至5µm(由大气红外线窗口定义,也是锑化铟及HgCdTe可覆盖的范围,有时是硒化铅可覆盖的范围)
- 长波红外线:波长范围为8至12或是7至14µm(是HgCdTe及微测辐射热计可覆盖的范围),波长范围为12至30µm(是掺杂硅可覆盖的范围)。
常见的红外探测器材料及其应用
材料 | 化学式 | 波段 | 应用 |
---|---|---|---|
硫化铅 | PbS | 1μm~3μm | 常用于红外探测、制导、引信、跟踪、预警、测温等领域 |
硒化铅 | PbSe | 3μm~5μm | 红外探测器,热成像,光伏电池,光谱分析 |
锑化铟 | InSb | 3μm~5μm | 3μm~5μm波段应用最广的探测器,热成像、制导等 |
碲镉汞 | HgCdTe | 3μm-5μm,8μm-14μm | 红外探测器,热成像与监控,环境检测,医疗成像等 |
锗掺汞 | Ge:Hg | 8μm~14μm | 红外探测器,低噪声检测,激光雷达等 |
硅掺镓 | Si:Ga | 0.8μm-1.6μm | 红外传感器,太阳能电池,光电二极管等 |
氧化钒 | VOx | 8μm~14μm | 非制冷红外探测器,热敏传感器等 |
非晶硅 | a-Si | 8μm~14μm | 非制冷型红外探测器,光伏,传感器等 |
关于红外线最远的区间1000μm这一界限,则是由1800年发现并提出红外线的英国科学家赫歇尔提出的。
红外波段范围的分类
短波红外、中波红外和长波红外是容易和近红外、中红外、远红外混淆的概念,红外波段范围按照红外探测器不同的接收范围可分为近红外波段(NIR),短波红外波段(SWIR),中波红外波段(MWIR),长波红外波段(LWIR)和远红外波段(FIR),不同的领域和应用对于红外线也有不同的分类方法和波段分类范围。
- 近红外波段(NIR):波长在0.78—1.4微米,以水的吸收来定义,由于在二氧化硅玻璃中的低衰减率,通常使用在光纤通信中。在这个区域的波长对影像的增强非常敏锐。例如,包括夜视设备,像是夜视镜。
- 短波红外波段(SWIR):1.4—3微米,水的吸收在1,450纳米显著的增加。1,530至1,560纳米是主导远距离通信的主要光谱区域。
- 中波红外波段(MWIR):波长在3—8微米。被动式的红外线追热导向导弹技术在设计上就是使用3—5微米波段的大气窗口来工作,对飞机红外线标识的归航,通常是针对飞机引擎排放的羽流。
- 长波红外波段(LWIR):8—15微米。这是"热成像"的区域,在这个波段的感测器不需要其他的光或外部热源,例如太阳、月球或红外灯,就可以获得完整的热排放量的被动影像。前视性红外线(FLIR)系统使用这个区域的频谱,有时也会被归类为“远红外线”。
- 远红外波段(FIR):15—1000微米。
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