什么是SWIR技术？
发布时间：2023-02-10 11:02:13 阅读数： 264
SWIR是Short Wave InfraRed的简称
短波红外是一种属于电磁波谱的光，其波长范围在900纳米和2500纳米之间。这个范围介于近红外和中红外波长段之间。这个波段的光是人眼不可见的。这个波长范围只有使用特定的传感器，如砷化镓铟（InGaAs）和碲化镉汞（MCT）才能看到。这些传感器非常昂贵，取决于应用，与其他可见光或热红外成像器相比，其分辨率较低，重量较重。
SWIR成像需要能在短波红外光谱中工作的传感器和相机模块，这超出了硅的最大极限，即1微米。唯一能透过云层拍摄清晰照片的波长技术就是SWIR相机。用于SWIR成像的主要传感器是InGaAs。这些传感器可以覆盖高至2.5微米和低至550纳米的范围。它们可以检测近红外（NIR）和SWIR。InGaAs传感器不需要低温冷却。环境星光和背景辐射是产生或发射SWIR的自然来源，利用它们可以实现出色的夜间成像。图1描述了显示SWIR波段的电磁波谱。
图1：描述SWIR波长范围的电磁波谱
同样，由于可见光的光子被物体反射或吸收，SWIR光子也有类似的表现，使高分辨率成像所需的显著对比度。也就是说，SWIR波段内的波长会像可见光一样与物体发生作用。这个波段的光子被物体反射或吸收，这使得高分辨率成像具有高对比度。获得的图像是黑白的，但不是彩色的。在SWIR光谱中，分子振动是吸收的主要原因。利用SWIR，可以进行许多用可见光难以或无法进行的应用。水蒸气、雾和其他物质，包括硅，在SWIR下成像时是透明的。此外，SWIR还可以轻松区分几乎相同的颜色，而这些颜色用可见光是难以识别的。
SWIR成像设备
尽管不像数码相机或热成像仪那样普遍，但SWIR成像传感器已成为商业化的产品。大多数SWIR成像传感器是由砷化铟镓探测器阵列制成。也有其他探测器，如锑化铟（InSb）、锗（Ge）和碲化镉汞（HgCdTe）探测器。InSb有广泛的光谱响应。但是InGaAs阵列由于其更高的量子效率和室温下的低暗电流而更加实用。
SWIR技术优势
弱光成像。由于其对光的高灵敏度，SWIR相机可以通过焦平面阵列的单个像素来捕捉和检测单个光子。即使在无月或无星的夜晚，它们也能看到具有高度细节的物体。
透过雾和霾的视觉。这种波长可以穿透雾、霾和其他大气条件。由于它们能看穿这些障碍物，所以能产生卓越的图像。
对高对比度的识别有效。SWIR成像技术可以在夜间使用，无需额外照明。SWIR波长具有反射和对比度等特性。
透过玻璃的视觉。SWIR可以看穿玻璃。除了允许SWIR相机看穿大多数窗户外，这也使玻璃镜头和外壳更容易被使用。
SWIR技术缺点
昂贵：InGaAs和InSb焦平面阵列非常昂贵，这使得SWIR相机也很昂贵。
需要国际武器交易条例（ITAR）。由于其高性能，这种技术受到ITAR的保护，它对这些产品的出口地点和购买者进行了限制。
首选的特殊镜头。为了获得最大的细节，首选专门开发的镜头，可以将波长聚焦在0.9-1.7微米的区域。
SWIR技术应用
SWIR相机被用于工业和研究领域的各种应用，从检查、质量控制、识别、检测、监视等。它们在食品/产品、太阳能电池、电路板和假冒伪劣产品的检测方面有应用。
检查。虽然硅电致发光发生在SWIR光谱中，但基于硅的CCD或CMOS图像传感器无法测量SWIR光谱能量。类似于在LED上施加电压会照亮LED，在硅基太阳能电池上施加电压会照亮电池。这一特点对太阳能电池的检查很有用。
军事监视。由于波长较长，SWIR受瑞利散射效应的影响较小，这增强了可视性。SWIR在很大程度上没有散射，而小颗粒（雾霾、烟雾等）会散射可见光。与可见光摄像机相比，在监控应用中提高远距离能见度的主要好处是能够看穿雾霾。
遥感。在遥感应用中，SWIR光谱因其对水分的敏感性而闻名，它可以与重要的指标如叶片含水量和作物树冠的其他生理状态联系起来。
