Diseñadas para aplicaciones científicas y de I+D, las cámaras infrarrojas de onda corta (SWIR) suelen basarse en un detector InGaAs generalmente con resolución VGA (640 x 512) optimizado para la banda de ondas de 0,9-1,7 µm.
El infrarrojo se divide a su vez en varios subdominios:infrarrojo cercano(NIR),infrarrojo de longitud de onda corta(SWIR),infrarrojo de longitud de onda media(MWIR),infrarrojo de longitud de onda larga (LWIR) einfrarrojo de longitud de onda muy larga (VLWIR).
La siguiente tabla resume algunas de las características físicas de los distintos rangos que componen el espectro infrarrojo.
| Dominio | λ (μm) | ν (THz) | E (eV) | Número de onda (cm-1) |
|---|---|---|---|---|
| NIR | 0.750 - 0.9 | 400 - 330 | 1.65 - 1.38 | 13333 - 11111 |
| SWIR | 0.9 à 3 | 330 - 100 | 1.38 - 0.41 | 11111 - 3333 |
| MWIR | 3 - 5 | 100 - 60 | 0.41 - 0.25 | 3333 - 2000 |
| LWIR | 5 - 15 | 60 - 30 | 0.25 - 0.083 | 2000 - 666 |
| VLWIR | 15 - 1000 | 20 - 0.3 | 0.083 - 0.001 | 666 - 100 |
Detectores SWIR de InGaAs
InGaAs, o arseniuro de indio y galio, es una aleación de arseniuro de galio y arseniuro de indio. Pertenece al sistema cuaternario InGaAsP, que se compone de la siguiente manera:
- aleaciones de arseniuro de indio (InAs)
- arseniuro de galio (GaAs)
- fosfuro de indio (InP)
- fosfuro de galio (GaP)
Estos materiales binarios y sus aleaciones son todos semiconductores compuestos III-V. Según la tabla periódica, el galio y el indio pertenecen al grupo III, y el arsénico y el fósforo al grupo V.
Como probablemente sepa, las propiedades eléctricas y ópticas de un semiconductor dependen de su banda de energía. Un semiconductor sólo detectará la luz cuya energía fotónica sea superior a la separación de banda. En cuanto a la longitud de onda, detectará la luz cuya longitud de onda sea inferior a la longitud de onda de corte. Por ejemplo, el InGaAs estándar tiene una longitud de onda de corte de 1,68 µm.
Aplicaciones SWIR
Las cámaras SWIR se desarrollaron por primera vez en los años sesenta. Se comercializaron por primera vez en 1985 [1]. A pesar de su temprano desarrollo, el mercado actual de las cámaras SWIR es bastante reducido en comparación con las cámaras MWIR y LWIR y, sobre todo, con las cámaras visibles. Hay muchas aplicaciones para SWIR, pero la tecnología asociada al detector en sí es cara. Una cámara SWIR cuesta unos 20.000 euros. Por eso se utilizan principalmente en tres ámbitos: seguridad, investigación científica y control industrial.
Si profundizamos un poco más en sus ámbitos de aplicación, podemos resumirlos como sigue:
- militar y seguridad
- industrial
- médico
- aire y espacio
- científicos
A continuación, algunos ejemplos de aplicaciones:
- termografía (mediciones a alta temperatura)
- agricultura (mediciones hiperespectrales)
- procesamiento de alimentos (espectroscopia)
- vigilancia
- astronomía
- comunicación (FSO, Espacio Libre Óptico)
Principales ventajas de SWIR
Con respecto a la niebla
A menudo oímos que las imágenes SWIR nos permiten ver a través de la niebla. Esto es cierto en parte, siempre que definamos la niebla correctamente. Sin entrar en demasiados detalles técnicos, la luz se dispersa más cuando la longitud de onda es corta y cuando las partículas dispersoras son pequeñas. Así pues, la radiación SWIR se dispersará menos que la visible en el caso del humo y la niebla ligera. Por otro lado, en el caso de niebla espesa, el SWIR no la atravesará.
Calidad de la imagen
En SWIR, al igual que en la luz visible, los fotones son reflejados y/o absorbidos por un objeto. Esta propiedad física permite que el SWIR proporcione el alto contraste necesario para obtener imágenes de alta resolución. Esto proporciona información adicional sobre una escena u objeto. De hecho, las imágenes SWIR suelen ser muy agradables al ojo humano.
Seguridad ocular
El SWIR se utiliza a menudo en la imagen activa gracias a la seguridad ocular de la longitud de onda láser asociada. Para saber más sobre estos sistemas, visite el sitio web delInstituto Saint-Louis, expertos en imagen activa.
Los principales actores de SWIR
En el cuadro siguiente figuran los principales actores internacionales del sector SWIR (cámaras y/o detectores):
| Empresa | Nacionalidad |
|---|---|
| Lynred (antes Sofradir) | Francia |
| NIT | Francia |
| Imágenes de primera luz | Francia |
| Visión aliada | Alemania |
| Imágenes EHD | Alemania |
| Selex | REINO UNIDO |
| Fotónica Raptor | REINO UNIDO |
| Ciencia fotónica | REINO UNIDO |
| Sistemas de visión SWIR | REINO UNIDO |
| Xenics | Bélgica |
| Enfoque fotónico | Suiza |
| SCD | Israel |
| Trieye | Israel |
| Raytheon | EE.UU. |
| DRS | EE.UU. |
| Flir | EE.UU. |
| Intevac | EE.UU. |
| Imagen cuántica | EE.UU. |
| Infrarrojos Princeton | EE.UU. |
| Teledyne e2v | EE.UU. |
| UTC | EE.UU. |
| Ingeniería Atollo | EE.UU. |
| Fotón, etc. | Canadá |
| Chunghwa | Taiwán |
| Hamamatsu | Japón |
| Sony | Japón |
| Ghopto | China |
| Mikro-Tasarim | Turquía |
Conclusión
Hemos visto en este artículo que SWIR ofrece claras ventajas, sobre todo con respecto a la luz visible. En primer lugar, la longitud de onda del láser asociado proporciona seguridad ocular para aplicaciones de imagen activa. En segundo lugar, el contraste proporcionado por SWIR es a menudo mejor que el de la luz visible. Por último, a diferencia de la luz visible, SWIR puede penetrar el humo y la niebla ligera.
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