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光电探测器的应用

摘要：光电探测技术利用光源在目标和背景上的反射或目标、背景本身辐射电磁

波的差异来探测、识别目标并对它们进行跟踪、瞄准。光电探测设备与电子、雷

达、声、磁等探测装备相辅相成，互为补充，各有特点，共同组成一个完整的战

略、战术侦察探测体系。

目前，光电探测主要分为可见光探测、微光探测、红外探测、激光侦察、

光电综合探测、卫星光电探测、机载光电探测、舰载光电探测和车载光电探测等

多种。

1873年，英国W.史密斯发现硒的光电导效应，但是这种效应长期处于探

索研究阶段，未获实际应用。第二次世界大战以后，随着半导体的发展，各种新

的光电导材料不断出现。在可见光波段方面，到50年代中期，性能良好的硫化

镉、硒化镉光敏电阻和红外波段的硫化铅光电探测器都已投入使用。60年代初，

中远红外波段灵敏的Ge、Si掺杂光电导探测器研制成功，典型的例子是工作在

3～5微米和8～14微米波段的Ge:Au（锗掺金）和Ge:Hg光电导探测器。60

年代末以后,HgCdTe、PbSnTe等可变禁带宽度的三元系材料的研究取得进展。

所谓光电导探测器就是利用半导体材料的光电导效应制成的一种光探测器

件。所谓光电导效应，是指由辐射引起被照射材料电导率改变的一种物理现象。

光电导效应是内光电效应的一种。当照射的光子能量hv等于或大于半导体的禁

带宽度Eg时，光子能够将价带中的电子激发到导带，从而产生导电的电子、空

穴对,这就是本征光电导效应。这里h是普朗克常数，v是光子频率,Eg是材料的

禁带宽度（单位为电子伏）。

光电导探测器在军事和国民经济的各个领域有广泛用途。在可见光或近红

外波段主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等；在红外波段主要

用于导弹制导、红外热成像、红外遥感等方面。光电导体的另一应用是用它做摄

像管靶面。为了避免光生载流子扩散引起图像模糊，连续薄膜靶面都用高阻多晶

材料,如PbS-PbO、Sb2S3等。其他材料可采取镶嵌靶面的方法，整个靶面由约

10万个单独探测器组成。

目前世界上发展比较快的光电探测技术有红外探测技术、激光探测技术以

及光电综合探测技术。

红外探测系统中包括红外夜视仪和热像仪两大类。热像仪又称前视红外装

置。主动红外夜视仪容易暴露自己，作用距离远，目前基本上被热像仪取代。热

像仪是夜视装备中的新秀，目前国外200多种型号的第一代热成像仪装备卫星、

车辆、飞机、直升机、舰艇、固定阵地、反坦克武器、防空武器，用于远距离侦

察、监视、跟踪和探测伪装、地雷、化学战剂等。

70年代以后，激光测距机、激光目标指示器、激光雷达等激光侦察设备相

继在各国三军中使用。第一代激光测距机以红宝石激光器和光电倍增管探测器为

基础，在70年代末以后被性能更先进的第二代和第三代激光测距机取代。第二

代激光测距主要采用掺铝钇钕石榴石激光器和硅光电二极管或雪崩光电二极管

探测器.

由于光电探测装备的成像分辨率高，提供的目标图像清晰，所以在军事领

域有广泛用途，大都是被动探测装备，隐蔽性好，不容易被敌方探测；抗干扰性

能好。在强电磁对抗环境中，雷达无法工作，光电探测设备担负主要侦察任务；

全天候性能好，白天和黑夜都能实施侦察探测。

军事侦察对光电探测装备提出的主要性能要求是重量轻、作用距离远、探

测和分辨能力强、全天候性能好、功耗低、抗干扰性能好、环境适应性强、生存

能力强、价格合理。随着科学技术的进步，光电探测设备从最早的单纯可见光侦

察器材发展成为集光机电为一体的现代光电侦察探测器材。计算机、信息处理、

图象处理、信息融合、专用微电子、半导体、光纤、数据传输等现代高技术的应

用，使光电探测设备的技术性能更加完备。

由于现代光电探测装备在搜集战略和战术情报中的重要作用，各国广泛开

发在卫星、无人驾驶侦察机、固定翼飞机、直升机、地面机动车辆和固定侦察阵

地上应用的光电探测设备，广泛采用各种光电探测器材。

激光雷达自60年代末就已经开始研制，目前已经研制成功多各用途的激

光雷达的样机，但还未能正式装备部队。

地面炮兵激光目标指示器和机载激光指示器已大量装备部队，目前激光目

标指示器正在由采用钇钕石榴石激光器向采用CO2激光器发展。

光电综合侦察装备将可见光、激光、红外、激光等几种传感技术汇集于一

个侦察或侦察攻击系统中，增强了在昼夜、恶劣气候和不良的战场环境条件下对

目标的探测和识别能力以及对抗能力。80年代国外光电综合侦察装备发展迅速，

目前已有大量成品系统装备飞机、坦克等军用武器系统。

现代光电探测装备在军事上可用于战场侦察、战役侦察和战略侦察，用来

探测和跟踪洲际导弹的发射，探测洲际导弹