为什么SWIR成像好用却不常见？现有SWIR实现技术有哪些？

机器视觉的广泛采用使得 能够探测可见光谱外光的图像传感器变得越来越有用，因为其目的是增强人类的视力，而不是复 制它。例如，对短波红外光谱区域（从 1000 到 2000 nm）进行成像，可提供多种优势，可以补充传统相机。

为什么要用SWIR成像？

可以说，SWIR区域最引人注目的成像特性是光波波长较长的光散射减少，这种现象使日落变红，因为潮湿的雾气在光线穿过大气层的时会散射蓝光。减少散射意味着车辆和无人机上的 SWIR 摄像机能够透视雾和尘云，从而大大提高了能见度，从而提高了安全性。

SWIR 成像的另一个好处是区分视觉上相似的材料，这些材料在可见区域可能具有类似的吸收（因此具有反射）光谱，但在 SWIR 区域中具有显著差异。这种能力对于工业过程中的质量控制等应用非常有价值，例如，它使不需要的物品（如岩石和金属）能够在食品生产中被发现，以及分类回收利用。

其他好处包括对温度在 200°C 到 500°C之间的物品进行热成像，以及能透视哪些对可见光不透明、但对 SWIR 透明的材料。硅是一个很好的例子，能借助SWIR成像来检查晶圆附件的质量。

为什么SWIR不常见？怪IngaAs

如果 SWIR 成像提供了所有概述的优势，为什么它不更常见？答案是，目前短波红外线（SWIR，1000-2000 nm）成像主要是昂贵的 InGaAs （砷化铟镓） 传感器，可以吸收高达 1800 nm 左右的光。由于通过蒸汽沉积、低 制造良率和有限的像素密度来生产 InGaAs 层的费用，这些成本可能超过 10，000 美元，相比已有的标准硅光电探测器方案增加了材料消耗。

新兴的 SWIR 图像传感器技术
商业上理想的属性和昂贵的现有技术相结合，为颠覆性的低成本替代方案创造了一个明显的机会。因此，业界正在开发用于 SWIR 成像的多种竞争方法。
一种方法是通过增加硅光子的厚度和结构，将硅光子的灵敏度扩展到通常的 1000 nm 之外。由于这种"扩展硅"方法可以利用现有的 CMOS 制造技术，因此它可能是一种耐用且成本相对较低的替代方案，非常适用于自动驾驶车辆和 ADAS 系统。然而，由于该技术基于硅，因此最适合检测 SWIR 光谱区域下端的光线。

另一种方法，可能比"扩展硅"生产成本更高，但能够在更长的波长下成像，是使用混合结构，包括安装在CMOS读出集成电路（ROIC）上的量子点。量子点具有高度可调谐的吸收光谱，可以通过改变直径来控制，并可以吸收高达 2000 nm 的光。这使得它们在工业成像应用和潜在的高光谱成像方面尤其有前途。

下图比较了竞争的 SWIR 成像技术的技术和商业实现水平。 

新兴 SWIR 成像技术的技术和商业准备。资料来源：IDTechEx - "新兴图像传感器技术2021-2031：应用与市场"概述IDTechEx 的报告"2021-2031 年新兴图像传感器技术：应用和市场"详细分析了上述新的 SWIR 成像技术的前景。报告还涵盖了许多其他新兴图像传感器技术，包括 CMOS 上的 OPD、薄膜光子、基于事件的视觉、高光谱成像、灵活的 X 射线传感器和波前成像。

还包括按收入和数量（按技术和应用划分）的非常精细的 10 年市场预测，以及多个应用案例研究和技术/商业实现评估。该报告还包括许多基于对早期和成熟公司的采访的公司简介，提供了竞争格局的清晰视图。更多详情及可下载样本页可在 www.IDTechEx.com/imagesensor找到。

来源：电子技术设计