Internacional. Un fotodetector miniaturizado para cámaras infrarrojas de alta sensibilidad fue desarrollado por Fujitsu Limited y Fujitsu Laboratories Ltd. En el futuro, esta avanzada tecnología de sensores permitirá que las cámaras de infrarrojos solo tengan una octava parte del tamaño de los modelos anteriores, capaces de tomar imágenes detalladas incluso de noche o a distancia.

Existen considerables expectativas en torno al uso de cámaras infrarrojas de alta sensibilidad en la navegación de barcos bajo observación humana. Estas cámaras pueden tomar imágenes de alta resolución desde una distancia de hasta seis millas náuticas (unos 11 kilómetros) durante el día o la noche. Sin embargo, los fotodetectores en estas cámaras siguen siendo susceptibles al ruido térmico y, como el equipo requerido para enfriarlos es bastante grande, se hizo necesario encontrar una forma de reducir las cámaras a un tamaño práctico. Con el desarrollo de una estructura semiconductora de sensores que reduce el impacto del ruido térmico, Fujitsu Laboratories ha hecho posible crear cámaras infrarrojas de alta sensibilidad de tamaño de mano. Además de este avance, Fujitsu Limited ha aplicado la tecnología AI para procesar las imágenes tomadas con las cámaras de infrarrojos, y logró identificar automáticamente los barcos que navegan hasta seis millas náuticas de distancia.

Con cámaras infrarrojas miniaturizadas de alta sensibilidad instaladas alrededor de la circunferencia de un barco, esta tecnología mejorada permitirá la identificación de buques distantes sin falsos positivos.

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Cuestiones
Al buscar cámaras capaces de tomar imágenes altamente detalladas, incluso de noche o a distancia, la atención se ha centrado en las cámaras infrarrojas de alta sensibilidad, que son capaces de capturar imágenes a aproximadamente el doble de la distancia de las cámaras infrarrojas normales. Sin embargo, las cámaras de infrarrojos de alta sensibilidad absorben la luz infrarroja a través de fotodetectores susceptibles al ruido térmico, por lo que es necesario mantener una temperatura de funcionamiento extremadamente baja de aproximadamente 95 K (aproximadamente -178 ° C). La necesidad de un potente equipo de refrigeración para el fotodetector ha hecho que las cámaras sean relativamente grandes, lo que las hace inadecuadas para su uso en aplicaciones que requieren la instalación de varias cámaras para monitoreo envolvente completo, incluso a bordo de los barcos. En consecuencia, para mejorar la seguridad de la navegación y controlar los alrededores de un barco en marcha sin puntos ciegos, se demostró que era necesario reducir el tamaño de las cámaras en su conjunto. Por este motivo, el aumento de la temperatura de funcionamiento de los fotodetectores y la reducción de la carga de los equipos de refrigeración representó un problema importante.

Acerca de la tecnología recientemente desarrollada
Fujitsu Laboratories ahora ha desarrollado una estructura semiconductora que puede elevar la temperatura de funcionamiento del fotodetector sin reducir su sensibilidad en comparación con las cámaras infrarrojas de alta sensibilidad existentes.

Los fotodetectores de las cámaras infrarrojas de alta sensibilidad convierten directamente la absorción de la luz infrarroja en señales eléctricas. Durante esta conversión, la energía térmica absorbe la energía absorbida por la luz infrarroja y los electrones extraños, lo que genera señales eléctricas no deseadas (ruido térmico).

El ruido térmico consta de dos componentes: esto incluye el ruido que se produce alrededor de los bordes del sensor, específicamente en la interfaz entre el sensor y la capa protectora que cubre sus bordes, y el ruido que se produce dentro del propio sensor. Esta tecnología recientemente desarrollada reduce los defectos en la interfaz con la capa protectora, que se forma a bajas temperaturas. Mientras tanto, la carga eléctrica contenida en la capa protectora se controla para evitar la carga no deseada de la interfaz, lo que limita el ruido térmico del entorno causado por defectos y la concentración de la carga.

Además, Fujitsu Laboratories ha reforzado la resistencia contra el ruido térmico de la capa de recolección de electrones que se conecta a la capa de absorción, que consiste en capas alternas de películas delgadas semiconductoras de arseniuro de indio (InAs) y antimonio de galio (GaSb). La región de la unión eléctrica (1) que es la fuente de ruido térmico dentro de este componente también se ha desplazado desde la superficie de contacto entre la capa de recolección de electrones y la capa de absorción hacia la capa de recolección de electrones reforzada, reduciendo efectivamente el volumen de ruido térmico dentro de la sensor.

Con estas dos tecnologías, Fujitsu pudo elevar la temperatura operativa práctica del fotodetector en más de 50 ° C con respecto a la tecnología anterior, a 145K (aproximadamente -128 ° C), lo que permite reducir el tamaño general de la cámara, incluyendo El componente de refrigeración, hasta aproximadamente un octavo de su tamaño anterior.

Author: Duván Chaverra

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