一、实验目的
本实验使用阿秒科技SWIR1503BU-DC 深度制冷短波红外相机，在统一测试条件下采集暗场图像，通过对比不同制冷温度下的成像质量，系统评估制冷温度对相机暗噪声水平的抑制效果，为短波红外成像系统在低照度、高灵敏度应用中的选型提供实验依据。
二、应用背景与实验原理
主流短波红外相机多采用InGaAs传感器，该传感器具有窄禁带宽度，室温下热激发载流子效应显著，暗电流远高于可见光传感器，影响信噪比。制冷技术可以从根源上压制暗电流，提高信噪比。为了直观观察到深度制冷对暗电流的抑制效果，我们选择在全黑无光暗场环境下，保持曝光时间及其他参数恒定，分别采集相机非制冷、-10℃制冷、-20℃制冷和-50℃制冷的暗底图像，直观呈现不同制冷温度下噪声差异。
三、测试条件与测试结果
3.1测试条件
| 深度制冷相机 | SWIR1503BU-DC |
| 曝光时间 | 1s |
| 环境温度 | 室温20℃ |
| 测试相机温度 | 20℃、-10℃、-20℃、-50℃ |
3.2测试结果
从图像可以看出，非制冷状态下暗场图像布满密集的亮噪点，背景基底粗糙；随着温度降至 -10 ℃，噪点明显减少；至 -20 ℃时，图像均匀性显著改善；而在 -50 ℃深度制冷条件下，图像整体呈现极为干净的均匀暗场，仅存极少数孤立微弱噪点。
表：不同温度下灰度值10、20、30、40的像素数
| 制冷温度 | 灰度值10像素数 | 灰度值20像素数 | 灰度值30像素数 | 灰度值40像素数 |
|---|---|---|---|---|
| 20℃ | 1382 | 817 | 550 | 428 |
| -10℃ | 1295 | 260 | 108 | 57 |
| -20℃ | 531 | 62 | 23 | 17 |
| -50℃ | 83 | 50 | 14 | 0 |
为了明确制冷温度对暗电流的抑制作用，我们计算出不同制冷温度下的暗电流如下图所示。
四、总结
本实验直观呈现出深度制冷技术对暗电流的抑制作用，在-50℃的制冷温度下，暗电流仅218.9 e-/s/pixel。相比同规格非制冷短波红外相机，深度制冷相机在微弱信号探测、长曝光时间成像场景中具有不可替代的性能优势，尤其适用于天文观测、荧光成像、近红外光谱分析等对噪声极其敏感的科研与工业应用。
