短波红外(Short-Wave Infrared,简称SWIR)是一段人眼无法捕捉的非可见光谱,常规波长范围为0.9~1.7μm。中波、长波红外依靠捕捉物体自身的热辐射成像,而SWIR成像逻辑与可见光相机类似,均依赖物体对光线的反射作用成像。短波红外光照射至物体表面,光线经吸收与反射形成差异化信号,再由SWIR相机采集反射光子,最终生成清晰的灰度图像。
短波红外成像的优势
SWIR成像技术在多个方面表现出远超可见光相机、中长波红外相机的独特优势,成为多种专业场景的优选方案。
高识别度+细节丰富 补全热成像短板
SWIR依托反射光成像,输出图像画面高度类似于可见光灰度图,对比度突出、目标细节清晰可辨,能有效弥补热成像在目标识别上的不足。
全天候适配,穿透能力出众
SWIR受大气中雾霾、烟尘等悬浮颗粒的散射影响小,透雾、透烟尘能力显著优于可见光成像。在恶劣天气和低能见度天气下,能更有效地穿透干扰,获得清晰图像。

光学配置简便,性价比突出
玻璃光窗在SWIR波段具有极高的透过率,SWIR相机可直接安装在保护窗口内实现高灵敏成像,不用像中长波红外相机采用特殊光学材料,大幅提升系统集成的灵活性,同时有效降低配置成本。
光谱“指纹”识别,解锁“辨物”能力
不同物质在SWIR波段拥有专属的吸收与反射特征:水分在1450nm附近有强烈吸收峰,各类有机物、矿物质也有各自独特的光谱标识。这让SWIR不仅能“看见”物体,更能精准“辨别”其化学成分,这是短波红外区别于可见光的核心优势。

短波红外成像的典型应用场景
食品分选
不同粮食颗粒或杂质,如水分、蛋白质、淀粉、油脂等,因为分子结构不同,对短波红外光的吸收、反射特性存在差异,通过检测这些光谱差异,可实现对粮食杂质的精准识别与分选。例如,糖在SWIR波段有特征吸收而盐几乎没有,因此SWIR图像中两者灰度差异明显,可见光则无法清晰区分。

塑料分选
塑料、纸张、织物、木材等在短波红外波段具有专属吸收峰。SWIR技术凭借对物质化学组成的识别能力,可精准区分不同材质的物品,通过光谱采集与分析实现自动化、高精度的分选。

晶圆检测
半导体晶圆在生产过程中可能产生隐裂、键合层缺陷等内部问题。缺陷会被硅基材料表面覆盖,在可见光下无法观测。SWIR能够穿透硅材料。利用这一特性,SWIR相机可直接检测晶圆内部的隐裂、微裂纹等缺陷,降低生产成本。

光斑分析
短波红外相机可以对激光光斑进行实时成像分析,获取光斑形状、尺寸、能量分布及位置信息。InGaAs探测器对900~1700nm波段(尤其是人眼不可见的1550nm附近)具有高灵敏度响应,可直接捕获传统硅基相机无法观测的光斑轮廓。

近红外二区活体成像
生物组织在近红外二区(NIR-II,1000–1700nm)的光吸收和散射相对较弱,因此该波段的光能够更好地穿透生物组织,如肌肉、骨骼和内脏等,从而实现对活体内部更深层次结构和生理过程的高分辨率、高灵敏度成像。通过使用近红外二区荧光探针(如Ag₂S量子点、稀土纳米颗粒等),并在相应波长的激发光源下,可对小鼠血管内的生物分子分布进行高穿透、高分辨的活体成像。

观测应用(透雾)
短波红外成像受大气散射作用小,透雾霾、烟尘能力显著优于可见光,有效探测距离更远。在恶劣天气和低能见度天气下(如雾、霾、沙尘、火灾浓烟),SWIR相机仍能呈现清晰的场景图像,广泛应用于周界安防、消防救援、机场低能见度起降辅助等场景。

短波红外技术路线和产品矩阵
睿创微电子是国内领先的短波红外成像器件及解决方案供应商。公司聚焦于InGaAs芯片技术研发与产业化,凭借 IDM 技术能力,掌握从传感器到相机的完整关键技术链,并为客户提供领先的产品和优质的服务,产品矩阵丰富,包括线阵、焦平面阵列和高分辨率格式。应用领域面向材料分选、半导体检测、光斑分析、近红外二区活体成像等。

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