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El Centro de Investigación y Desarrollo de la Armada (CIDA) tiene una amplia experiencia en el Área de Optoelectrónica. Durante los últimos 20 años,ha realizado un esfuerzo importante y sostenido en Investigación y Desarrollo Tecnológico de la Optoelectrónica en general y en la detección de radiación infrarroja en particular.
Durante los años 80 y principio de los 90 se desarrolló un tubo intensificador de imagen de 2 ªgeneración para aplicaciones de Visión Nocturna,y en esa misma línea,también se realizaron labores de investigación en fotoemisores de GaAs para su aplicación a tubos intensificadores de imagen de 3 ªgeneración.
Sin embargo,gradualmente,las actividades enfocadas al desarrollo de detectores de radiación infrarroja de longitudes de onda comprendida entre las 3 y 5 micras fueron adquiriendo el máximo interés y en la actualidad es la actividad fundamental del Departamento de Investigación del Centro.
Objetivos y realizaciones
Actualmente se trabaja en la realización del proyecto “Sensores IR ”,aprobado en 1996 con una duración prevista de 10 años y el objetivo final de adquirir el conocimiento científico y tecnológico necesario para el procesado de matrices de media densidad (hasta 64x64 elementos)de detectores de PbSe policristalino con su electrónica de lectura integrada.El seleniuro de plomo policristalino es un material que funciona en la ventana de las 3 a 5 micras y que presenta altas sensibilidades a la radiación
infrarroja a temperatura ambiente. A día de hoy,el proyecto marcha según lo previsto.Desde el punto de vista científico hay que destacar que se ha desarrollado un método propio de sensibilización del PbSe y que se han identificado los mecanismos que convierten el material en fotoconductor.En este punto es muy importante el papel fundamental que juegan los halógenos en dicho proceso de sensibilización.Como muestra de la tecnología desarrollada,en la figura 1 se presenta una matriz de 8x8 elementos con lectura matricial depositada sobre un substrato de Si/SiO con metal de contacto a dos niveles.
A finales de este año se dispondrá de una matriz de 16x16 elementos.En la actualidad se está trabajando,en colaboración con el Centro Nacional de Microelectrónica de Barcelona del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, para desarrollar un proceso específico que permita crecer los detectores de PbSe policristalino sobre un substrato de Si con la electrónica de lectura CMOS integrada sobre él.Como logro más importante realizado hasta la fecha en este campo,hay que destacar que se ha desarrollado y establecido una tecnología propia para el procesado de detectores infrarrojo no refrigerados de PbSe policristalino .
Por otro lado,en colaboración con la Universidad Politécnica de Madrid,se han desarrollado detectores de pozos cuánticos (QWIP,Quantum Well Infrared Photodetectors)diseñados y fabricados expresamente para funcionar simultáneamente en diferentes longitudes de onda dentro del espectro de radiación infrarroja.Finalmente,con el objeto de explotar las potenciales capacidades de los detectores de infrarrojo desarrollados,
se están llevando a cabo otros proyectos de investigación y desarrollo de sistemas optoelectrónicos para la detección de emisores de radiación infrarroja.Entre ellos se pueden destacar los siguientes:
SEADIR
El SEADIR (Sistema para la Evaluación de Algoritmos de Detección IR),tiene como objeto el desarrollo de una herramienta que permita probar y evaluar nuevos algorítmos de procesado y detección de la señal infrarroja.En la figura 2 se presenta una foto del sistema desarrollado íntegramente en el CIDA. El detector que utiliza es una matriz de 16 x 4 elementos de PbSe, sellada y con posibilidad de ser refrigerada termoeléctricamente hasta –15 ºC.El acondicionamiento de la señal proveniente de los 64 detectores se realiza de tal forma que no es necesaria una modulación mecánica de la luz y el procesado de la señal se realiza con un DSP 56309V80 de Motorola.El sistema está preparado para utilizar matrices de detectores de hasta 16 x 16 elementos.
SIRIO
Esta iniciativa tecnológica es,sin lugar a dudas,el proyecto más ambicioso de los acometidos hasta la fecha en España en el ámbito de los sensores IR.Se trata de desarrollar un sensor de infrarrojo capaz de detectar y localizar la presencia de un pequeño foco de calor a tan grandes distancias que,para una resolución de 50 microrradianes,la imagen de dicho foco emisor
se encuentra dentro de un píxel del sistema.Se trata en definitiva de localizar un “píxel anómalo ”conociendo el escenario en el que está situado.El problema en sí es muy complejo y en la actualidad no hay ningún desarrollo en el mundo que cumpla con los requisitos propuestos en SIRIO.El proyecto es íntegramente nacional y se abordan todos los aspectos relacionados con la detección de radiación infrarroja,desde el sistema óptico
(sistema de barrido complejo con espejo y lentes de Ge y Si) hasta la lectura,procesado de la señal y clasificación de tipos de “pixels ”,pasando por el diseño,desarrollo y procesado de un sensor tricolor de pozos cuánticos (QWIPs) sensible a tres bandas estrechas todas ellas situadas en la ventana de 3-5 µm. del infrarrojo medio.
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