Sensorer i SWIR. En studie om fenomenologiska förutsättningar och sensorteknisk potential för ökad mörkerförmåga

Det kortvågiga infraröda våglängdsområdet (SWIR) har blivit ett hett diskussions- och forskningsämne på senare tid, i synnerhet för användning inom mörkerförmåga och andra lågljustillämpningar. Inom Night Vision ses SWIR som ett alternativ och/eller ett komplement till traditionell bildförstärkarteknik i det visuella och nära infraröda våglängdsområdet (VIS/NIR) och termisk teknik i mellanvågs- och långvågs-IR (MWIR/LWIR). I denna studie har SWIR-områdets potential för mörkerförmåga undersökts, både avseende fenomenologiska egenskaper (främst avseende möjliga ljuskällor och atmosfärsdämpning) samt tillgänglig och kommande sensorteknik inom passiv avbildning. Några av de viktigaste slutsatserna som studien kommit fram till är följande: Bilder i SWIR påminner om visuella (svartvita) bilder och är därmed mer lättolkade för mänskliga operatörer än termiska bilder och möjliggör identifikation och igenkänning av vänner och fienden vilket är svårare med kameror i MWIR/LWIR. De främsta ljuskällorna på natthimlen i SWIR-området är månljus och night glow. Night glow uppkommer via en rad olika fotokemiska reaktioner i den övre delen av atmosfären och är en ljuskälla som är relativt stabil mot förändrade molnförhållanden och som under månfria betingelser fortfarande kan göra mörkerseende möjligt. I SWIR-området finns inte lika många störande artificiella ljuskällor som i VIS/NIR-området, där bildförstärkarbaserade NVG-system i exempelvis urban miljö eller på landningsbanor och helikopterplattor kan få vissa problem med överexponering, blooming och halo-effekter. SWIR-området möjliggör detektion av laserkällor kring våglängderna 1.06 µm och 1.55 µm, vilka är vanliga på slagfältet för avståndsmätning och målutpekning men som är osynliga för traditionell NVG-teknik. SWIR erbjuder en allmänt högre atmosfärstransmission och en ökad penetrationsförmåga genom dimma, rök, damm och andra aerosol-baserade obskuranter som annars effektivt kan hindra bildförstärkarbaserade system i VIS/NIR. Sensortekniken i SWIR domineras idag av detektormaterialen Indium Gallium Arsenid (InGaAs) och Kvicksilver Kadmium Tellurid (MCT), som båda har nått stor mognad och finns tillgängliga i allt högre upplösningar, med bättre prestanda, till lägre kostnader, i mindre storlek och vikt samt med lägre effektförbrukning. Nya intressanta material finns även i danande, med exempel som svart kisel, germanium på kisel och olika kisel/germanium-legeringar samt nanofysikbaserade material som T2SL och QDIP.