基于 Leonardo 大面阵 2Kx2K SWIR LmAPD 阵列的子电子噪声红外相机研制

自 III-V 或 II-VI 窄带隙半导体与互补金属氧化物半导体（CMOS）读出集成电路（ROIC）混合集成以来，红外成像尚无重大突破。采用碲镉汞（MCT）的第三代线性模式雪崩光电二极管阵列（LmAPD）的研发显著提升了短波红外（SWIR）成像的灵敏度。首个专用 LmAPD 器件 SAPHIRA（320x256/24 微米）由 Leonardo UK Ltd 专为 SWIR 天文应用设计。过去十年中，为低背景天文研制更大 LmAPD 阵列的努力显著推进。Leornado 目前正在研制的用于超低噪声/通量 SWIR 成像的更大 LmAPD 面阵包括：由 ESO、MPE 和 NRC Herzberg 资助的 512 x 512 LmAPD 阵列、由 NASA 资助的 1k x 1k 阵列，以及由 ESA 资助用于通用科学成像的 2K x 2K 器件。该 2048x2048 像素 ROIC 像元间距为 15 微米，具有 4/8/16 输出通道，最大帧率 10 Hz。ROIC 表征计划于 2022 年第三季度进行，首批阵列将于 2022 年底前制备。混合阵列将于 2022 年底进行表征。届时，First Light Imaging 将基于 C-RED One 相机（唯一集成 SAPHIRA SWIR LmAPD 阵列的商用相机）的独特经验，启动集成该 2Kx2K LmAPD 阵列的自主相机研制。探测器将嵌入紧凑型高真空低温恒温器中，以 50-80K 低振动脉冲冷却，无需外部抽气。在高倍增增益下有望实现子电子读出噪声。相机将集成定制冷滤光片与光束孔径冷挡板。