MEMS红外光源阵列的编码调制与光电标识特性研究

【摘要】MEMS红外光源阵列作为红外光电标识装置的重要组成，具有可变频调制、穿透性强、安全可靠、信息容量大等工作特点，在红外无线通信技术领域（如近地空间通信、目标搜救指引、战场敌我识别等）具有重要的应用价值。为了满足红外光电标识装置智能化、微型化的应用需求，开展MEMS红外光源阵列的编码调制与光电标识特性研究成为光电标识技术领域的研究热点。本论文选用基于高掺杂低阻多晶硅薄膜辐射层和低热容空腔悬浮体结构的新型MEMS红外光源作为光源阵列的组成单元，系统开展了MEMS红外光源辐射特性、光源多阵列组合设计及编码调制技术、光源阵列光电标识特性测试分析三个方面的研究工作，实现了高电-光转化效率变频调制MEMS红外光源器件性能的系统测试分析，及光源阵列多维度编码调制与多外场调控光电标识特性研究。采用悬浮体结构设计的新型MEMS红外光源经测试在5~7V驱动电压内电学工作性能稳定，具有3~5μm波段的窄带红外输出，中心波长分布在3.6μm左右，且在6V驱动时实现10%以上的高电-光转化效率；设计了平面、三维两种不同结构的光源阵列，实现了辐射强度与辐射角度控制之间的关系调和；设计了可编程控制阵列编码驱动电路，编写了三维阵列结构的VHDL控制程序，实现了MEMS红外光源阵列的多维度、多状态、多频率切换调制与大容量信息传输编码，信息包含量达百G量级；利用不同波段响应的红外热像仪，对光源阵列在不同外场条件下的图形识别效果及光电识别有效性进行了系统测试与分析，平面/三维阵列在短距离内可实现清晰有效图形、状态切换识别，在远距离（不小于2.1km）处可实现高分辨率有效识别；以光源阵列的光电标识特性测试结果分析，提出了光源阵列近距离状态切换余晖影响改进方案，与光源阵列远距离图形有效识别优化解决方法，为MEMS红外光源阵列作为光电标识装置，实现在红外无线通信技术领域的推广应用奠定了技术基础。
【作者】李佩青；
【导师】丑修建；
【作者基本信息】中北大学，测试计量技术及仪器，2014，硕士
【关键词】MEMS红外光源；MEMS红外光源阵列；编码调制；光电标识；红外无线通信；

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