发光二极管（LED）芯片的温度对其光谱性能、效率和可靠性有着至关重要影响[[1], [2], [3]]。然而，准确测量LED的温度仍然具有挑战性。热电偶常用于接触式温度测量，但由于热电偶表面的吸收作用，它们不适用于发光状态下的LED[4]。对于裸露的LED芯片，可以使用长波红外（LWIR）热像仪进行非接触式温度测量。但在实际应用中，LED芯片通常会用PDMS等硅树脂封装，以获得光学透明性和环境保护[5]。然而，PDMS会强烈吸收LWIR辐射，使得传统热像仪无法探测到芯片内部的温度。因此，通常采用正向电压法来估算封装LED的结温[6,7]。虽然这种方法简单，但它只能提供平均温度，且缺乏空间分辨率。此外，正向电压法还受到电流水平和器件变异性的影响。
图1展示了不同温度下的黑体辐射光谱以及PDMS在可见光到20微米范围内的吸收系数[8,9]。在LWIR范围内，PDMS的吸收率很高；但在3.7至4.5微米的中波红外（MWIR）范围内存在一个低吸收窗口，而在短波红外（SWIR）范围内吸收率较低。这些透明窗口使得MWIR和SWIR范围有望用于透过PDMS封装层检测热辐射。然而，一个关键问题是，当物体温度低于500开尔文时，SWIR范围内的黑体辐射强度显著低于MWIR范围。
纯半导体材料在SWIR和MWIR范围内的吸收率通常较低[10]。不过，高功率LED由掺杂浓度较高的半导体制成，这些半导体主要通过自由载流子吸收（FCA）产生能量，并能在SWIR和MWIR范围内发射热辐射[11,12]。然而，要将这种辐射转换为准确的温度读数，必须对芯片材料的光谱发射率进行表征。尽管市面上有商用SWIR和MWIR相机，但由于其可能的国防应用限制，这些相机的价格昂贵且获取难度较大。
单像素相机（SPC）或单像素成像（SPI）能够在阵列式探测器不可用、成本过高或受出口管制的情况下重建图像[13,14]。刘等人利用随机二进制掩模构建了一种LWIR SPC作为热像仪[15]；钟等人则使用数字微镜装置（DMD）和InAsSb探测器，通过PDMS封装层重建了MWIR图像[16]，但图像质量受到信噪比（SNR）的限制。王等人开发了一种基于LiNbO?的MWIR SPC系统，可将1030纳米泵浦光转换为可见光[17]，但仍需要高灵敏度的单光子检测技术。
DMD的镜片可以在±12°范围内切换方向，从而将光线引导至两个探测器，实现互补信号的同时采集，这一特性使得Hadamard采样、偏振分辨单像素成像、实时差分测量以及双波段成像（主要在可见光和/或SWIR范围内）成为可能[14,[18],[19],[20]]。
基于DMD的SPC系统由于使用了标准厚度为650微米的硼铝硅酸盐盖玻片而存在光谱限制。对于超出可见光范围的应用，可以考虑使用ZnSe[21]、MgF?或蓝宝石[22]等替代材料。不过，更换盖玻片风险较高，且容易损坏DMD。另一种解决方法是通过物理方式减薄现有玻璃层来减少吸收损失[16]。
在本研究中，我们提出了一种采用减薄盖玻片的DMD双波段SPC系统，该系统可在SWIR和MWIR范围内同时工作。系统通过光学和电子方面的改进提升了信噪比，并引入了发射率校准功能，从而能够对裸露和封装的LED芯片进行热成像。除了LED热成像外，SWIR–MWIR同时成像还可用于半导体检测、聚合物或涂层分析等应用中的材料识别和缺陷检测。由于其单像素设计和相对较低的成本，该平台为实验室和工业环境中的双波段红外诊断提供了一种便捷的工具。
