В. П. Бегучев, А. Л. Чапкевич
Международный центр микроэлектроники и ночного видения “Орэкс”, Москва, Россия
А. М. Филачев
Государственное унитарное предприятие «Научно-производственное объединение “Орион”»,
Москва, Россия
Рассмотрены основные тенденции современного развития ЭОП, основными из которых являются существенное повышение уровня параметров зарубежных ЭОП 3-го поколения, включая создание ЭОП с продленной в ближнюю ИК-область чувствительностью, развитие ЭОП 2+ - поколения и создание их модификаций суперпоколения, а также расширение возможностей ЭОП за счет электронной и компьютерной обработки получаемого изображения в приборах с “развязанным” дисплеем (4-е поколение). В качестве примера последних описана разработанная в “НПО “Орион” совместно с “Орэкс” дневно-ночная цветная стереотелевизионная система наблюдения.
Развитие техники электронно-оптических преобразователей (ЭОП), являющихся основными элементами приборов ночного видения (ПНВ), было наиболее динамичным в период с конца 60- х до 80-х гг. В этот период были разработаны и освоены в производстве сразу три новых поколения ЭОП (первое, второе и третье) и основных элементов волоконно-оптических и микроканальных пластин (ВОП и МКП).
Период развития ЭОП с начала 80-х гг. по настоящее время можно характеризовать как “спокойный, но существенный прогресс”. Хотя за этот период не было создано новых поколений ЭОП, успехи в развитии основных элементов и комплектующих изделий ЭОП в сочетании с оптимизацией их применения привели к существенному росту параметров уже созданных ЭОП и, соответственно, ПНВ на их основе.
Это отражается в названиях усовершенствованных модификаций, сравнимых с созданием новых поколений: 2+, 2++, 2Super, 3+ и т. д. К сожалению, основные успехи в этом развитии приходятся на долю зарубежных фирм, определяющих современный уровень ЭОП. Отставание отечественных разработок связано с известной экономической ситуацией, в первую очередь сказавшейся на снижении качества и повышении цен на основные комплектующие изделия ЭОП. В создавшемся положении отечественные разработчики не в состоянии обеспечить “зарубежный” уровень параметров и вынуждены искать технико-экономические “ниши” для упрощенных ЭОП, близких к нулевому поколению.
ЭОП 3-го поколения
ЭОП 3-го поколения, принципиально отличающиеся от своих предшественников высокоэффективным полупроводниковым фотокатодом на основе арсенида галлия с отрицательным электронным сродством (ЭОС), впервые были представлены на международных выставках вооружений в 1980-1982 гг. Интегральная чувствительность этих ЭОП составляла 1000 мкА/лм при разрешающей способности 32-36 штр/мм. В дальнейшем американские фирмы Litton, ITT, Varian вели интенсивные работы по совершенствованию этих ЭОП, финансируемые Минобороны США. Как следует из материалов выставки IDEXч97 (Абу-Даби), разработчиками фирмы Litton за счет тщательного контроля процессов получения фотокатодных полупроводниковых структур с помощью люминесцентного и спектроскопических методов в готовых ЭОП OMNI IV была достигнута интегральная чувствительность фотокатода 1800 мкА/лм.
На длине волны 830 нм спектральная чувствительность этого катода (рис. 1) составляла 190 мА/Вт, что соответствует квантовому выходу 30 % (0,3 электрона/квант), а на длине волны 600 нм квантовый выход составлял 40 % (при теоретическом пределе 50 %). По сравнению с более ранними модификациями за счет оптимального подбора входного полупроводникового слоя фотокатод имеет хорошую чувствительность и в “синей” части спектра (до 400-450 нм). Очевидно, что внесение таких значений чувствительности в документацию предполагает наличие определенного технологического запаса и возможности получения чувствительности, превышающей 2000 мкА/лм.