长波红外探测系统由目标/背景红外辐射、红外光学整流罩、光学系统、长波红外探测器、实时图像处理机、中央处理机、二次电源等组成。根据使用的探测器种类不同，分为采用热探测器和光子探测器的长波红外探测系统。

长波红外探测系统在9～12微米波段可达到100%传递，LWIR（长波红外）波段可对绝大多数陆地物体提供出色的可见性。

国际上对高灵敏度长波红外探测器的研究起步较早，研究水平较高，主要的研究机构或生产商包括美国雷神视觉系统（RVS）、特立丹，法国索法迪尔（Sofradir），意大利塞莱克斯（Selex），德国AIM，以色列SCD等公司。国外生产的高灵敏度红外探测器的像元规模达到4k×4k级别，温度灵敏度可达到20mK以下，使用的材料多为碲镉汞、InAs/GaSbⅡ类超晶格和非本征硅半导体。高灵敏度的长波红外探测器主要包括碲镉汞探测器（HgCdTe）、Ⅱ类超晶格（T2SL）探测器和非本征硅红外探测器，这三种探测器的性能各有优缺点，适用的领域也各有不同。中国的长波红外探测器研究相比于国外起步较晚，但近年来发展较快，中国科学院上海技术物理研究所，中科院半导体研究所和高德红外公司开展了相关研究。上海技术物理研究所开发了碲镉汞双色红外探测器，具有中波和长波两个工作谱段，截止波长分别为5.1微米和10.1微米。中科院半导体所已研制截止波长达到10微米和16微米的Ⅱ类超晶格探测器材料。高德红外公司引入半导体所的Ⅱ类超晶格探测器材料，制备了长波Ⅱ类超晶格器件，其像元规模为320×256，截止波长为10.5微米，NETD小于20mK。此外，通过片上数字化、片上智能处理等探测器技术可进一步提升灵敏度。数字化红外焦平面是指在探测器内部的读出电路直接将模拟信号转换为数字信号，再输出到后端系统，可省去后端的模拟信号处理与ADC转换电路，减小系统的体积和功耗，同时减小外部干扰，有利于提高探测器的灵敏度和动态范围。美国的洛克希德·马丁公司，以色列SCD公司和法国的索法迪尔公司均推出了数字焦平面探测器产品。2010年，法国的CEA-Leti和索法迪尔发布了25微米像元尺寸的数字化长波红外探测器，该探测器集成了像素级的15bit ADC，像元峰值NETD可达到约2mK，峰值信噪比达到90分贝。相关研究机构正在发展智能化红外探测器，将信号处理功能集成到探测器内部，提高系统的探测灵敏度和识别能力。美国的马丁·玛丽埃塔（Martin Marietta）公司研制的128×128双色量子阱探测器，其读出电路可实现高斯差分等多项处理功能。

上海技物所碲镉汞双色红外探测器单元结构剖面图