如果一个系统能同时在两个波段获取目标信息，就可对复杂的背景进行抑制，提高对各种温度的目标的探测效果，从而在预警、搜索和跟踪系统中能明显地降低虚警率，显著地提高热成像系统的性能和在各种武器平台上的通用性，满足各军兵种，特别是空军、海军对热成像系统的需求。一般两波段热成像系统可以有两种方式：一种是两个分别响应不同波段的探测器组件共用一个光学系统构成；另一种是用一个能响应两个波段的双色红外探测器（以下简称双色探测器）共用一个光学系统构成。前者的特点是探测器简单，但系统的光学机构比较复杂；后者则正好相反。

由于绝大多数军用战术热成像系统都在3～5 μm、8～12 μm这两个大气窗口工作，所以国内外研制的多数双色探测器都工作在这两个波段，是光伏响应模式和光导响应模式相结合的偏压控制型两端器件。从可供选择的探测器材料看，用于3～5 μm器件的半导体材料有HgCdTe、InSb、PbSe等，用于8～12 μm器件的材料主要有HgCdTe。近年来，随着分子束外延技术的发展和量子阱/超晶格材料质量的提高，人们发现可以利用CaAs/CaAIAs量子阱子带间红外光电响应来制备高灵敏度的红外探测器。这种新型的红外探测器可以具有InSb和HgCdTe红外探测器件同样的性能，并且工艺上能达到大面积均匀，与现有的CaAs微电子工艺兼容，因而发展了双色量子阱/超晶格红外探测器。

双色和多色红外探测器不仅具有很高的探测灵敏度，而且能够同时利用多个大气窗口在不同波长对目标进行高速分别探测，大大提高对目标的分辨能力，抗干扰性能大大提高。

双色探测器按结构可分为平面式和叠层式两种。平面式探测器存在下述缺点：

（1）两波段灵敏元件在一个平面上，各波段的敏感元件最多只能接收入射光能的一半，且需两路光学系统分别对准照射到两波段灵敏元件上。

（2）采用在灵敏元件上往复照射的扫描方式，不能同时连续观察两个波段的信息。

叠层式探测器克服了平面结构的上述缺点，采用两波段灵敏元件上下叠层对中，能给应用带来很多方便。图9-14为叠层双色光导红外探测器芯片示意图。

图9-14　叠层双色光导红外探测器芯片示意图

1—衬底；2，7—粘接胶；3，4，5，8—金电极；6—上元件；9—下元件(www.daowen.com)

从双色探测器的工作原理看，可分为光电导效应、光伏效应、双峰效应和子能带间的共振吸收隧穿效应4种效应。光电导吸收的光导、光伏效应量子效率高，是双色探测器的首选模式；双峰效应是通过偏置电压改变P-N结耗尽区宽度，以收集另一波长的光生载流子，利用这一效应必须使用外延方法生长的双层异质结薄膜材料；隧穿效应则只能选用量子阱超晶格材料。受杜瓦电极引线数量和制冷机（器）的限制，一般光导模式的多元双色探测器的最大探测元数为90×2。因此，用于周视全景搜索、跟踪等系统中的长线列或大阵列双色探测器则不能以光导模式工作。

双色探测器可应用于导弹预警，机载前视红外系统和红外侦察系统，武装直升机和舰载机目标指示系统，中短程空空导弹的光电火控系统，精确制导武器的红外成像制导导引头，水面舰船的预警、火控和近程反导系统，双波段热像仪等。将随单波段探测器及其配套技术的成熟和市场需求的增加而加快发展，双色探测器的发展趋势将集中在以下5个方面：

（1）集成式。集成化的双色探测器有利于简化系统结构，能充分利用半导体材料制备技术的最新成果，便于器件焦平面化，其中HgCdTe合金系和各种量子阱/超晶格材料系统将得到重点发展。

（2）焦平面。采用焦平面器件，能更好地满足系统的要求，同时也有利于简化系统结构。

（3）大阵列。为明显提高系统性能，双色探测器将向大面阵和长线列发展。

（4）小型化。双波段系统将克服在光学设计和加工、信号处理与显示等方面的困难，缩小体积、减轻质量，以便扩大其应用范围。

（5）多色化。随着材料、器件和系统技术的进步，双色探测器将向更多的光谱波段发展，既包括拓宽光谱波段，也包括将光谱波段划分成更为细致的波段，以获得目标的彩色热图像，使得到的目标信息更丰富、更精确、更可靠。