10.14489/td.2026.01.pp.058-064

2026, 01 январь (January)

DOI: 10.14489/td.2026.01.pp.058-064

Безуглый А. М., Четвергов М. В., Бахолдин А. В.
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ МНОГОЭЛЕМЕНТНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИЕМНИКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ С ЗАДАННОЙ КРИВИЗНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
(с. 58-64)

Аннотация. Исследовано влияние температурного режима при изготовлении многоэлементного полупроводникового приемника излучения с заданной кривизной приемной поверхности. Исследование основано на применении метода температурной обработки кремниевых пластин приемников излучения. Контроль изгиба поверхности осуществлялся с помощью лазерного триангуляционного измерителя. Теоретические расчеты проводились с использованием уравнений, учитывающих физико-механические свойства материалов и геометрических параметров приемников. Результаты экспериментальных измерений обработаны статистическими методами и подтверждены имитационным моделированием. По результатам исследования установлено, что при определенных температурных режимах возможно увеличение исходного изгиба приемной поверхности приемника. Разработан метод изготовления приемника излучения с заданной кривизной приемной поверхности с корректировкой формы поверхности через повторную термо-обработку. Определены зависимости между геометрическими параметрами криволинейных поверхностей, которые используются разработчиками оптических систем и приемников излучения. Применение приемников излучения с заданной кривизной позволяет повысить оптические характеристики системы (поле зрения), обеспечить коррекцию кривизны поля и уменьшить массогабаритные показатели объективов.

Ключевые слова: приемник излучения, криволинейная приемная поверхность, изгиб приемной поверхности, контроль формы поверхности приемника.

Bezuglyi A. M., Chetvergov M. V., Bakholdin A. V.
INFLUENCE OF TEMPERATURE CONDITIONS DURING THE MANUFACTURING OF PHOTODETECTORS WITH ADJUSTED CURVED IMAGE SURFACE
(pp. 58-64)

Abstract. Subject of study: technological methods for manufacturing photodetectors with an adjusted surface curvature, the influence of temperature conditions on the form of curved sensor surface, and the interrelation of geometric parameters of the curved surface. Aim of study: investigate the effect of temperature conditions during the manufacturing of a multi-element semiconductor radiation detector with a specified curvature of the receiving surface. The research is based on applying of the temperature treatment method to silicon wafers of photodetectors. Surface bending control was carried out applying a laser triangulation measuring system. Theoretical calculations were performed using equations that take into account the physical, mechanical properties of materials, and geometric parameters of the photodetector. The results of experimental measurements have been processed using statistical methods and confirmed through simulation modeling. The study found that, under definite temperature conditions, it is possible to increase the initial curvature of the receiver's surface A method for manufacturing sensor with adjusted curved image surface has been developed, which includes shape correction through repeated thermal treatment process. Dependencies between the geometric parameters of curved surfaces have been identified, which are now used by developers of optical systems and photodetectors. The applying of photodetector with adjusted curved image surface makes it possible to improve the characteristics of the optical system (field of view), ensure the correction of image curvature and reduce the size and weight of lenses.

Keywords: photodetector, curved image surface, bending of the image surface, image surface shape control process.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

А. М. Безуглый (Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
М. В. Четвергов (АО «НПП «ЭЛАР», Санкт-Петербург, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
А. В. Бахолдин (Центр прикладной оптики Университета ИТМО, Санкт-Петербург, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

A. M. Bezuglyi (ITMO University, Saint-Petersburg, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
M. V. Chetvergov (Stock Company “Research and Production Enterprise “ELAR”, Saint-Petersburg, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
A. V. Bakholdin (CAO ITMO University, Saint-Petersburg, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Muslimov E., Hugot E., Lombardo S., et al. Curved detectors for wide field imaging systems: impact on tolerance analysis // Proc. SPIE 10679. Optics, Photonics, and Digital Technologies for Imaging Applications. Strasbourg, France, 2018. Vol. 106790W. DOI: 10.1117/12.2305923
2. Guenter B., Joshi N., Stoakley R., et al. Highly curved image sensors: a practical approach for improved optical performance // Optics Express. 2017. Vol. 25, No. 12. DOI: 10.1364/OE.25.013010
3. Андреев Л. Н., Ежова В. В., Цыганок Е. А., Кожина А. Д. Компенсаторы кривизны поверхности изображения и астигматизма // Оптический журнал. 2021. Т. 88, № 4. С. 12 – 16. DOI: 10.17586/1023-5086-2021-88-04-12-16
4. Андреев Л. Н., Цыганок Е. А., Ежова В. В. и др. Двухкомпонентные компенсаторы полевых аберраций оптических систем // Оптический журнал. 2022. Т. 89, № 6. С. 25 – 32. DOI: 10.17586/1023-5086-2022-89-06-25-32
5. Chambion B., Gaschet C., Behaghel T., et al. Curved sensors for compact high-resolution wide-field designs: prototype demonstration and optical characterization // Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Conference Series. 2018. Vol. 10539. DOI: 10.1117/12.2291472
6. Iwert O., Delabre B. The challenge of highly curved monolithic imaging detectors // Proc. SPIE. 2010. Vol. 7742. High Energy, Optical, and Infrared Detectors for Astronomy IV. DOI: 10.1117/12.856719
7. Nikzad S., Jones T. J., Hoenk M. E., von Allmen P. Solid‑state curved focal plane arrays realized with simple approaches for compact and high‑performance optical systems // Astronomische Nachrichten. 2023. Vol. 344, Is. article id. e20230135. DOI: 10.1002/asna.20230135
8. Dumas D., Fendler M., Baier N., et al. Curved focal plane detector array for wide field cameras // Appl. Opt. 2012. Vol. 51. P. 5419 ‒ 5424. DOI: 10.1364/AO.51.005419
9. Smith K., et al. Impact of detector shape on optical system performance // Optics Letters. 2018. Vol. 43, No. 15.
10. Тимошенко С. П., Войновский-Кригер С. Пластины и оболочки. М.: Наука, 1966. 636 с.
11. Muslimov E. R., Hugot E., Lombardo S., et al. Advanced optical designs of curved detectors-based two-mirrors unobsured telescopes // Proc. SPIE. 2018. Vol. 10690. Optical Design and Engineering VII. 1069025. DOI: 10.1117/12.2311885
12. Безуглый А. М., Бахолдин А. В., Точилина Т. В. Расчет криволинейной фоточувствительной поверхности приемника, согласованной с нормальным объективом // Изв. вузов. Приборостроение. 2024. Т. 67, № 6. С. 511 – 518. DOI: 10.17586/0021-3454-2024-67-6-511-518
13. Безуглый А. М., Бахолдин А. В. Метод согласования оптической системы и приемной поверхности криволинейной формы // Изв. вузов. Приборостроение. 2025. Т. 68, № 2. С. 160 – 167. DOI: 10.17586/0021-3454-2025-68-2-160-167
14. Gaschet C., Chambion B., Gétin S., et al. Curved sensors for compact high-resolution wide field designs // Proc. SPIE. 2017. Vol. 10376. Novel Optical Systems Design and Optimization XX. 1037603. DOI: 10.1117/12.2272451
15. Joaquina K., Jahn W., Struss Q., et al. Curved CMOS imaging sensor: development and reliability test results // Proc. SPIE. 2023. Vol. 12777. International Conference on Space Optics. ICSO. 127776S. DOI: 10.1117/12.2691354
16. High Performance Silicon Imaging: Fundamentals and Applications of CCD and CMOS Image Sensors / ed. D. Durini. Amsterdam: Elsevier, 2014. 467 p. DOI: 10.1016/C2017-0-01564-1

Eng

1. Muslimov, E., Hugot, E., Lombardo, S., Vives, S., Ferrari, M., & Gaschet, C. (2018). Curved detectors for wide field imaging systems: impact on tolerance analysis. In P. Schelkens, T. Ebrahimi, & G. Cristóbal (Eds.), Proceedings of SPIE 10679, Optics, Photonics, and Digital Technologies for Imaging Applications V. 106790W. https://doi.org/10.1117/12.2305923
2. Guenter, B., Joshi, N., Stoakley, R., Keefe, A., Geary, K., & Tilton, R. (2017). Highly curved image sensors: a practical approach for improved optical performance. Optics Express, 25(12), 13010–13023. https://doi.org/10.1364/OE.25.013010
3. Andreev, L. N., Ezhova, V. V., Tsyganok, E. A., & Kozhina, A. D. (2021). Compensators of image surface curvature and astigmatism. Opticheskii Zhurnal, 88(4), 12–16. [in Russian language]. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-04-12-16
4. Andreev, L. N., Tsyganok, E. A., Ezhova, V. V., & Kozhina, A. D. (2022). Two-component compensators of field aberrations of optical systems. Opticheskii Zhurnal, 89(6), 25–32. [in Russian language]. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-06-25-32
5. Chambion, B., Gaschet, C., Behaghel, T., Gétin, S., & Jahn, W. (2018). Curved sensors for compact high-resolution wide-field designs: prototype demonstration and optical characterization. Proceedings of SPIE 10539, Photonics Europe: Micro-Optics 2018. 105391H. https://doi.org/10.1117/12.2291472
6. Iwert, O., & Delabre, B. (2010). The challenge of highly curved monolithic imaging detectors. In A. D. Holland & J. W. Beletic (Eds.), Proceedings of SPIE 7742, High Energy, Optical, and Infrared Detectors for Astronomy IV. 77421B. https://doi.org/10.1117/12.856719
7. Nikzad, S., Jones, T. J., Hoenk, M. E., & von Allmen, P. (2023). Solid-state curved focal plane arrays realized with simple approaches for compact and high-performance optical systems. Astronomische Nachrichten, 344(1-2), e20230135. https://doi.org/10.1002/asna.20230135
8. Dumas, D., Fendler, M., Baier, N., & Tatry, P. (2012). Curved focal plane detector array for wide field cameras. Applied Optics, 51(22), 5419–5424. https://doi.org/10.1364/AO.51.005419
9. Smith, K., Johnson, L., & Brown, M. (2018). Impact of detector shape on optical system performance. Optics Letters, 43(15), 3674–3677.
10. Timoshenko, S. P., & Voinovskii-Krieger, S. (1966). Plates and shells. Nauka. [in Russian language].
11. Muslimov, E. R., Hugot, E., Lombardo, S., & Ferrari, M. (2018). Advanced optical designs of curved detectors-based two-mirrors unobsured telescopes. In L. Mazuray, R. Wartmann, & A. P. Wood (Eds.), Proceedings of SPIE 10690, Optical Design and Engineering VII. 1069025. https://doi.org/10.1117/12.2311885
12. Bezuglyi, A. M., Bakholdin, A. V., & Tochilina, T. V. (2024). Calculation of a curved photosensitive surface of a receiver matched with a normal lens. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Priborostroenie, 67(6), 511–518. [in Russian language]. https://doi.org/10.17586/0021-3454-2024-67-6-511-518
13. Bezuglyi, A. M., & Bakholdin, A. V. (2025). A method for matching an optical system and a curved receiving surface. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Priborostroenie, 68(2), 160–167. [in Russian language]. https://doi.org/10.17586/0021-3454-2025-68-2-160-167
14. Gaschet, C., Chambion, B., Gétin, S., & Jahn, W. (2017). Curved sensors for compact high-resolution wide field designs. In A. J. Woods & J. R. Mulley (Eds.), Proceedings of SPIE 10376, Novel Optical Systems Design and Optimization XX. 1037603. https://doi.org/10.1117/12.2272451
15. Joaquina, K., Jahn, W., Struss, Q., & Hugot, E. (2023). Curved CMOS imaging sensor: development and reliability test results. In J. M. O. de Varona & W. R. Balog (Eds.), Proceedings of SPIE 12777, International Conference on Space Optics (ICSO) 2022. 127776S. https://doi.org/10.1117/12.2691354
16. Durini, D. (Ed.). (2014). High performance silicon imaging: Fundamentals and applications of CCD and CMOS image sensors. Elsevier. https://doi.org/10.1016/C2017-0-01564-

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 700 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/td.2026.01.pp.058-064

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 700 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/td.2026.01.pp.058-064

and fill out the form