远红外线的发展历史

任何物体的红外辐射都包括可见光和微波之间的电磁波段。

通常人们也称红外辐射为红外光和红外线。

其实它的波段指的是波长在0.75微米到1000微米左右的电磁波。

通常人们把它分为近、中、远红外三个部分。

近红外是指波长为0.75 ~ 3.0微米；中红外是指3.0 ~ 20微米的波长；远红外是指波长20 ~ 1000微米。

在光谱学中，划分波段的方法并不统一，有人把0.75 ~ 3.0微米、3.0 ~ 40微米、40 ~ 1000微米作为近红外、中红外、远红外波段。

另外，由于大气对红外辐射的吸收，只剩下三个重要的“窗口”区域，即1 ~ 3微米、3 ~ 5微米和8 ~ 13微米，可以让红外辐射通过。因此，在军事应用中，这三个波段分别称为近红外、中红外和远红外。

8 ~ 13微米也叫热波段。

红外技术的内容包括四个主要部分:1。红外辐射的特性，包括加热物体发出的辐射在光谱、强度和方向上的分布；辐射在介质中的传播特性——反射、折射、衍射和散射；热电效应和光电效应。

2.红外元器件及组件开发，包括辐射源、微型制冷器、红外窗材料、光电滤波器。

3.该系统的光学、电子学和精密机械由各种红外元件和部件组成。

4.红外技术在军事和国民经济中的应用。

可见，红外技术的研究涉及面很广，既有目标的红外辐射特性和背景特性，也有红外元件、元器件和系统；既有材料问题，也有应用问题。

【相关技术】检测技术；精确制导技术；光电技术；先进材料技术

[技术困难]

红外技术发展的关键在于红外材料的发展、红外设备的制冷、红外设备向更长波段发展、红外焦平面阵列器件的发展以及红外设备与数据处理设备的结合。

【国外概况】

从1800开始，英国天文学家F？w？自从赫歇尔发现红外辐射以来，红外技术的发展已经经历了近两个世纪。

此后，关于红外辐射和红外元器件的科学研究逐渐发展起来，但发展比较缓慢。直到1940左右，现代红外技术才真正出现。

当时德国研制了硫化铅和几种红外传输材料，并利用这些部件制造了一些军用红外系统，如高射炮指挥仪、沿海舰船侦察仪、舰船探测跟踪系统、机载轰炸机探测器、火控系统等。

有的已经到了实验室测试阶段，有的已经小批量生产，但还没来得及实际使用。

此后，美国、英国、前苏联等国家竞相发展。

特别是美国，大力研究红外技术在军事上的应用。

目前，美国将红外技术应用于单兵装备、装甲车辆、航空和航天侦察监视、预警、跟踪和武器制导。

红外技术的发展先于红外探测器的发展。

1800，F？w？赫歇尔发现红外辐射时，用的是水银温度计，这是最原始的热敏红外探测器。

1830之后，相继研制出热探测器和热电偶测辐射热计。

在1940之前，研制的红外探测器主要是热探测器。

19世纪，科学家利用热红外探测器了解了红外辐射的特征和规律，证明了红外和可见光具有相同的物理性质，遵守相同的规律。

都是有波动的电磁波，传播速度是光速。波长是它们的特征参数，可以测量。

自20世纪初以来，大量的有机和无机物质的吸收、发射和反射光谱被测量，证明了红外技术在物质分析中的价值。

20世纪30年代，第一次出现了红外光谱的产生。后来，它发展成为材料分析中不可缺少的仪器。

40年代初，光电红外探测器问世。以硫化铅红外探测器为代表的这类探测器性能优良，结构可靠。

20世纪50年代，半导体物理的迅速发展给光电红外探测器带来了新的动力。

到60年代初，已经有了针对三个重要大气窗口的优秀红外探测器:1 ~ 3、3 ~ 5和8 ~ 13微米。

同一时期，随着固体物理、光学、电子学、精密机械和微型制冷机的发展，红外技术在军事和民用领域都得到了广泛的应用。

自20世纪60年代中期以来，红外探测器和系统的发展反映了红外技术的现状和发展方向。

1.1 ~ 14微米范围内的探测器从单元发展到多元，从多元发展到焦平面阵列。

红外探测器最初是一个单元探测器。为了提高灵敏度和分辨率，后来又发展成多元线探测器。

多元线探测器连续扫描(串行扫描)同一目标时，其输出信噪比比单元探测器高n倍，其中n为单元数。

如果多元素线探测器并行扫描(扫描)目标，则可以获得目标辐射的一维分布。

基于线探测器的红外探测系统大多安装在飞机或卫星遥感平台上。当平台向前运动垂直于线阵作为第二维时，可以得到目标辐射的分布图像。

现在，红外探测器已经从多元发展到焦平面阵列，相应的系统实现了从点探测到目标热成像的飞跃。

红外热像仪是最有前途的设备之一，代表了夜视设备的发展方向。它采用焦平面阵列代替光学扫描结构。

目前长波碲镉汞探测器的面阵已经达到640？在80元，焦平面阵列探测器的实验室水平已经达到256？56元，预计到2000年将达到100万元。

2.红外探测器的工作波段从近红外扩展到远红外。

早期的红外探测器通常工作在近红外波段。

随着红外技术的发展，红外探测器的工作波段已经扩展到中红外和远红外。例如，美国国防高级研究计划局提出了一项高光谱地雷探测计划，以提供一种安全有效的方法来探测地雷。

该计划使用空间调制成像傅里叶变换光谱仪，这是一种红外传感器。它已经在直升机上的近中波段进行了测试，下一步是将工作波段扩展到远红外。

远红外已成为科学家们关注的焦点。

3.轻量化和小型化。

非制冷、集成和大阵列红外探测器的发展。

低温制冷技术用于提高红外探测器的灵敏度和输出信号的信噪比，使其具有良好的性能，但也使红外探测器体积庞大，成本高。

为了实现小型化，需要减少制冷设备和相关电源。因此，高效的小型冰箱和无需制冷的红外探测器将是未来的发展方向。

如果采用非制冷红外焦平面阵列技术，不仅系统成本可以降低两个数量级，而且体积、重量和功耗也可以大大降低。

此外，利用材料、计算机和微电子方面的最新技术，红外探测器可以与具有一定数据处理能力的数据处理设备相结合，使其向光集成、大阵列和焦平面化方向发展，从而提高其性能，实现对室温目标的探测。

4.红外探测系统已经从单波段发展到多波段。

如上所述，在大气环境中，目标的红外辐射只能在1 ~ 3、3 ~ 5、8 ~ 13微米三个大气窗口内有效透射。

如果一个红外探测系统能够获得两个或两个以上波段的目标信息，那么该系统就可以更加准确可靠地获得更多的目标信息，提高目标的探测效果，降低预警系统的虚警概率，提高系统的搜索和跟踪性能，满足更多的应用需求，更好地满足各军兵种的需求。

目前，多波段红外探测系统已经研制成功。例如，法国和瑞典联合研制的" Bonnasse "末敏弹就采用了多波段红外探测系统来探测目标。

在红外技术的发展中，需要特别指出的是，20世纪60年代激光的出现极大地影响了红外技术的发展。许多重要的激光器件都在红外波段，其相干性便于使用电子技术中的外差接收技术，从而在红外波段实现雷达和通信，获得更高的分辨率和更大的信息容量。

在此之前，红外技术只能探测非相干红外辐射，外差接收技术用于红外探测，使得探测性能比功率探测高出几个数量级。

此外，由于这种应用的需要，促进了新的检测设备。