隱蔽行動通常使用熱像儀或夜視設備，但短波紅外（SWIR）波段有其自身優勢，如可透過大氣煙霧進行成像。

紅外光譜分為近紅外（NIR）、短波紅外（SWIR）、中波紅外（MWIR）和長波紅外（LWIR）波段，安全、防御和監控等應用的成像系統在很大程度上依賴于紅外光譜的優勢。用于安全和監控的NIR相機通常是微光（夜視）設備，而MWIR相機和LWIR相機則是通過熱成像來完成任務。然而，SWIR相機本身就是一種有用的安全和監控設備，有時單獨使用，也常常與其他成像儀結合使用。

NIR與SWIR成像間的光譜邊界通常約為1.4μm，SWIR與MWIR成像間的光譜邊界一般約為3μm。

SWIR相機可透過煙霧成像

據麥姆斯咨詢介紹，Sensors Unlimited（位于美國新澤西州Princeton）隸屬于Collins Aerospace公司，主要生產各類SWIR成像儀，包括手持SWIR示波器系統、面陣掃描相機、線陣掃描相機和線性光電二極管陣列。基于銦鎵砷（InGaAs）的傳感器技術是由Sensors Unlimited公司于1991年推廣到市場的。

這些SWIR設備的應用包括：設施、港口、邊境安全與監控，和其他隱蔽行動；低光成像；軍事駕駛員視力增強；以及軍用紅外激光定位與跟蹤。例如，GA1280JSX SWIR相機搭載了一顆高清圖像傳感器（1280 × 1024像素），該傳感器可以每秒60幀（fps）的幀速率全分辨率成像，在0.9~1.7μm頻段具有高靈敏度，并覆蓋0.7~1.7μm的NIR/SWIR頻段，或可選0.5~1.7μm可見光/SWIR頻段。

Sensors Unlimited的應用工程師Curt Dvonch表示：“透過大氣煙霧成像，是GA1280JSX高清晰度SWIR相機最吸引人的安全和監控用途之一。以下兩張照片是同時拍攝的，可清楚表明SWIR相機在污染、霧霾環境中的成像顯著優于可見光相機。SWIR相機的性能優于可見光相機，主要是因為SWIR光子能穿透大氣中的霧霾，而可見光光子則會在含有大量顆粒物的空氣中散射。”

圖1 美國猶他州的鹽湖谷偶爾會出現一種大氣現象，會使空氣污染持續幾天或幾周。在這些大氣逆溫現象中，地面能見度會嚴重降低。（圖片來源：Sensors Unlimited）

上圖中右側的SWIR圖像是由Sensors Unlimited公司的GA1280JSX微型SWIR面陣相機搭配針對SWIR優化的200mm f/1.6鏡頭，以每秒60幀的速度捕獲的。上圖中左側的可見光圖像是在視頻模式下，使用尼康D5100單反相機和55~200mm f/4.5~5.6鏡頭拍攝的。這兩組圖像均經過裁剪，但其他方面沒有改變。欲了解更多信息，請訪問Sensors Unlimited官網：www.sensorsinc.com。

SWIR相機可實現多目標跟蹤

據麥姆斯咨詢介紹，FLIR Systems（位于美國俄勒岡州Wilsonville）生產基于焦平面陣列（FPA）的InGaAs SWIR相機，公司也單獨銷售FPA。這些FPA具有電容式跨阻抗放大電路設計，適用于從安全成像到高速科學激光測試（需要多個輸出和動態窗口）的各種應用。

FLIR的一款SWIR熱像儀機芯在尺寸、重量、功耗和成本（SwaP + C）方面進行了優化。Boson熱像儀機芯尺寸為21 × 21 × 28mm，無透鏡重量為15.5g，功耗小于1.6W，達到軍用級，無需熱電制冷器（TEC），有助于其實現SwaP + C優化。比Boson稍微大一點的熱像儀機芯Tau有TEC，這使它具備了在野外精確使用所需的溫度穩定性。Tau熱像儀機芯尺寸為38 × 38 × 36mm，功耗為3.2W或更低。這兩款熱像儀機芯均有SWIR成像（0.9~1.7μm）和可見光/SWIR成像（0.6~1.7μm）兩個版本。

除熱像儀外，FLIR還生產一種名為LTV-X的全地形偵察和監控車輛，該車攜帶各種可替換安裝的傳感器和成像儀，包括NIR、SWIR、熱成像、激光測距和雷達。車輛可通過V-22 Osprey傾轉旋翼軍用飛機運輸，并通過其攝像頭控制系統，能同時追蹤多達500個威脅。欲了解更多信息，請訪問FLIR Systems官網：www.flir.com。

圖2 FLIR這種輕型戰術偵察和監控車輛LTV-X，攜帶互補傳感器陣列，包括NIR、SWIR、熱成像、激光測距和雷達。（圖片來源：FLIR）

SWIR相機有多種OEM版本

據麥姆斯咨詢介紹，Raptor Photonics（位于北愛爾蘭Larne）致力于基于InGaAs的相機13年，已打造了一系列從320 × 256到640 × 512像素不同分辨率和像素尺寸的SWIR和可見/SWIR相機。最近，該公司新發布一款新型1280 × 1024像素分辨率的高清相機。該公司使用來自多個供應商的InGaAs傳感器，既有標準產品，也有定制型產品，用于設計低噪音機芯模組。正如該公司銷售和營銷副總裁Mark Donaghy所介紹的，Raptor Photonics可提供包括機械設計、接口、冷卻、光學設計等在內的定制型產品，以滿足其監控及安全領域客戶的精準需求。Donaghy說：“事實上，Raptor每年90%的產品都是多OEM版本產品。例如，OWL 640相機目前就有16種不同的OEM版本，每一版本都是針對特定客戶的特定需求而設計的。”

圖3 這款OWL 1280可見光/SWIR相機由Raptor Photonics生產，采用定制型鏡頭設置。（圖片來源：Raptor Photonics）

Donaghy說，憑借1280 × 1024 InGaAs傳感器，OWL 1280相機光譜范圍可擴展至整個可見光光譜，使其在0.4~1.7μm波譜范圍內都具有高靈敏度。10 × 10μm像素間距使高分辨率成像帶有不到40 e-的讀出噪聲和擁有69dB的大場景內（intra-scene）動態范圍，實現光亮與陰暗場景的同時捕捉。

該相機的工作頻率為10赫茲到60赫茲，內置自動增益控制（AGC），可實現從弱光到強光的最佳對比度圖像。該相機溫度穩定，無需風扇。Donaghy指出，該相機非常適于陸地和空中的低光及夜間成像應用。

Donaghy解釋說：“OWL 1280已經被OEM和主承包商應用到多個萬向節方案中。高清（HD）格式可為操作者提供更好的分辨率，而VIS-SWIR的范圍可實現透過煙霧、霧霾、海霧以及其他低能見度條件來成像。這對于觀察如1550nm等關鍵波長激光也至關重要。OWL 1280安裝在萬向架中，旨在提供最優的SWaP性能，同時相機可以處理如溫度（-40℃到+ 75℃）和濕度（共形涂層電子器件）等極端的環境條件。每臺相機都是按照ISO9001:2015標準制造的，這意味著我們的相機擁有獨一無二的質量和可靠性，對關鍵任務的應用至關重要。”

Donaghy指出：對于特定客戶，該相機采用板式結構，并配備柔性電纜，這樣可以將組件“壓縮”進緊湊的外殼結構中。欲了解更多信息，請訪問Raptor Photonics官網：www.raptorphotonics.com。

SWIR相機可高速成像

據麥姆斯咨詢介紹，First Light Imaging（位于法國Meyreuil）推出了一款非制冷型SWIR相機C-RED 3，為實現低SwaP+C而進行了優化。公司創始人兼科學顧問Jean-Luc Gach說，這款相機基于TECless InGaAs傳感器，敏感波段覆蓋0.9到1.7μm，量子效率（QE）超過70%。該相機的刷新率高達每秒600幀，讀出噪聲低于50 e-。

C-RED 3搭載一個開口寬度低于5μs的嵌入式電子快門。雖然該相機主要用于工業用途，但它也非常適合通過固定安裝或無人機等移動平臺進行監控。

該相機支持高動態范圍模式（HDR），提供93 dB動態范圍和真16位線性響應，同時具有低于50 e-的低噪聲和超過106 e-的滿阱容量（full well capacity）。C-RED 3也可在標準動態范圍的AGC模式下工作，并且特別適合需要極高速度的應用中的短時曝光。欲了解更多信息，請訪問First Light Imaging官網：www.first-light-imaging.com。