Infrarot gewarnt

Physik Journal - Ein neu entwickelter bi-spektraler Infrarotdetektor arbeitet weltweit einmalig mit simultaner Zeit- und Ortsauflösung.

Der für das Jahr 2009 geplante Militärtransporter Airbus A400M wird mit einem Warnsystem arbeiten, das anfliegende Raketen aufgrund ihrer Infrarotstrahlung orten kann. Das Herzstück wird ein Infrarotdetektor bilden, den Wissenschaftler am Freiburger Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF) entwickelt haben. Er besteht aus zwei p-i-n-Fotodioden, die zwischen drei hochdotierten Kontaktschichten liegen und für zwei verschiedene Wellenlängen empfindlich sind. Die mittlere Kontaktschicht dient für beide Dioden als Masse, jeweils eine der weiteren Schichten dient zum Auslesen. Beide Fotodioden beruhen auf InAs/GaSb-Übergittern, deren Schichten nur wenige Monolagen dick sind.

Abb.: Das Herzstück der Zweifarben-Infrarotkamera bildet ein Detektorchip, der am Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik entwickelt wurde. (Quelle: Fraunhofer IAF)

Die Substrat-seitige Diode spricht auf Strahlung der Wellenlänge 3 bis 4 μm an, die andere Diode auf 4 bis 5 μm. Dank der hohen Quanteneffizienz von Übergittern mit Antimon können solche Kameras mit kurzen Integrationszeiten im Millisekundenbereich arbeiten. Der Aufbau des Detektors ermöglicht es, beide Spektralkanäle zeit- und ortsaufgelöst zu erfassen. Bisherige bi-spektrale Kameras registrierten dagegen nicht beide Kanäle pixelgleich und simultan: Sie arbeiteten mit Filterrädern, zwei separaten Detektorchips oder dem mehrfachen Umschalten zwischen beiden Kanälen während der Integrationszeit. Die Ausleseelektronik und die Kühlung für den Detektorchip des IAF fertigt die Heilbronner Firma AIM Infrarot-Module. Diese integriert auch das Gesamtsystem und liefert es als Infrarotkamera schließlich an die Produzenten des A400M-Flugkörperabwehrsystems. Das IAF denkt inzwischen über weitere Anwendungen des Detektors nach, etwa in der industriellen Materialprüfung.

Michael Vogel

Quelle: Physik Journal, April 2007, S. 17