单脉冲激光辐照CCD探测器热效应仿真研究

为了研究实际情况下激光辐照CCD热效应情况,首先介绍了CCD探测器的结构和工作原理并分析了脉冲激光对CCD探测器的热损伤过程。然后利用有限元方法在三维空间上分别对三种波长的脉冲激光(532nm、808nm、1064nm)辐照CCD进行了固体传热仿真,通过仿真得到了在三种不同波长下CCD探测器的损伤能量密度阈值。接下来通过比较损伤能量密度阈值发现当波长为532nm时,CCD探测器的损伤能量密度阈值最小。最后对比已发表的实验结果找到了比较统一的损伤规律。     

1064 nm和532 nm激光共同辐照薄膜的损伤

建立了两个不同波长激光同时辐照薄膜的损伤阈值测试装置,实验研究和对比1064 nm激光,532 nm激光,1064 nm和532 nm激光共同作用3种不同方式辐照1064 nm和532 nm增透膜(ARF)的损伤阈值及其损伤形貌.结果表明,1064 nm和532 nm激光共同作用损伤形貌和532 nm激光单独作用下的形貌相似,532 nm激光在诱发薄膜损伤因素中起主导作用.1064 nm激光单独辐照薄膜的损伤阈值高于532 nm激光,而1064 nm和532 nm激光共同作用下薄膜的阈值介于这两者之间.     

热作用致良性前列腺增生组织对激光的光穿透深度变化的比较研究

【摘要】 目的 研究热作用下人良性前列腺增生(BPH)组织对532, 670, 830和1064 nm的激光的光学特性的变化及其差异。方法 实验采用双积分球测量系统以及反向倍增法获取BPH组织的光学特性。结果 在20℃到80℃的温度范围内,BPH组织对532, 670, 830和1064 nm的光学穿透深度都是随着激光波长的增大而增大的,其对532, 670, 830和1064 nm的光学穿透深度都是随着热作用温度的变化而改变的,随着热作用温度的升高,BPH组织对1064 nm的光学穿透深度的变化显著地较其对532, 670, 830 nm的光学穿透深度的变化都要大得多(P﹤0.05),其对532, 670, 830和1064 nm的光学穿透深度的最大值分别在50, 50, 50和70, 70℃,其值分别为(0.404±0.010), (0.539±0.014), (0.699±0.018)和(5.917±0.148) mm,最小值分别在20, 20, 80和60℃,其值分别为(0.251±0.006), (0.449±0.011), (0.621±0.016)和(1.542±0.039) mm。结论 热作用下BPH组织对不同波长的激光的光学穿透深度的变化的测量结果可为的激光的光热治疗BPH提供一点有益的参考数据。     

人肝病变和热凝固导致组织的光穿透深度变化

为了研究人肝的病变及热凝固导致其对532 nm和1064 nm激光的光穿透深度的变化,采用了双积分球和反向倍增法.实验结果为,肝癌组织对532 nm的光穿透深度显著地较正常肝组织对532 nm的光穿透深度要大(P＜0.05),肝癌组织对1064 nm的光穿透深度却显著地较正常肝组织对1064 nm的光穿透深度要小(P＜0.05),自然的正常肝组织和癌变的肝组织对1064 nm的光穿透深度都分别显著地较其对532 nm的光穿透深度要大(P＜0.05);热凝固的正常肝组织对532 nm和1064 nm的光穿透深度都分别显著地较自然的正常肝组织对相应波长的光穿透深度要小(P＜0.05),热凝固的肝癌组织对532 nm和1064 nm的光穿透深度都分别显著地较自然的肝癌组织对相应波长的光穿透深度要小(P＜0.05),热凝固的正常的肝组织和癌变的肝组织对1064 nm的光穿透深度都分别显著地较其对532 nm的光穿透深度要大(P＜0.05).此研究结果将有助于肝癌的光热治疗.     

长脉冲激光辐照单晶硅的热损伤

为探究毫秒脉冲激光辐照单晶硅的热损伤规律和机理,利用高精度点温仪和光谱反演系统对毫秒脉冲激光辐照单晶硅的温度进行测量。分析温度演化过程,研究毫秒脉冲激光对单晶硅热损伤全过程的温度状态和对应的损伤结构形态。研究表明:脉冲宽度固定时,激光诱导的单晶硅的峰值温度随能量密度的增加而增加;当脉冲宽度在1.5~3.0 ms之间时,温度随脉冲宽度的增加而降减小。温度上升曲线在熔点(1 687 K)附近时出现拐点,反射系数由0.33增加为0.72。在气化和凝固阶段,出现气化和固化平台期。单晶硅热致解理损伤先于热致熔蚀损伤,在低能量密度激光作用条件下,应力损伤占主导地位,而在大能量密度条件下,热损伤效应占主导地位。损伤深度与能量密度成正比,随脉冲个数增加迅速增加。     

单脉冲激光损伤CCD探测器的有限元仿真

为了研究激光对CCD探测器的损伤效应,采用有限元分析的方法进行了激光损伤CCD的理论分析和实验验证。阐述了激光辐照CCD探测器的损伤机理,设计了激光辐照CCD探测器热效应的仿真模型,针对波长为532nm的高功率激光辐照硅基CCD探测器而产生的热效应,利用有限元法进行了仿真计算,得到了CCD探测器受到532nm激光辐照时硅电极的温度曲线以及硅电极损伤时间阈值,并相应计算出损伤CCD探测器所需要的激光能量阈值为220mJ/cm2左右。结果表明,损伤阈值随着激光功率密度的增大而减小,但变化幅度不大;当多脉冲毫秒激光辐照CCD探测器,在一个脉冲结束、下一个脉冲到来之前,探测器温度恢复到环境温度。该模型可以较为准确地对单脉冲激光辐照CCD探测器时产生的热损伤效应进行模拟。     

532nm激光对光学薄膜的损伤

本文报导了532nm激光对光学薄膜的激光损伤和多脉冲损伤的积累效应,研究了激光预辐照对光学薄膜损伤阈值的影响.     

热作用致人前列腺增生组织的光穿透深度变化

为了研究热作用下人良性前列腺增生(BPH)组织对532nm,670nm,830nm和1064nm的光穿透深度的变化及其差异。采用了双积分球测量系统以及反向倍增法获取组织的光学特性。得到的实验结果为:在20℃~80℃的温度范围内,BPH组织对532nm,670nm,830nm和1064nm的光穿透深度都是随着激光波长的增大而增大,随着热作用温度的变化而改变的。随着热作用温度的升高,BPH组织对1064nm的光穿透深度的变化显著地较其对532nm,670nm,830nm的光穿透深度的变化都要大得多。其对532nm,670nm,830nm和1064nm的光穿透深度的最大值分别在50℃,50℃,50℃和70℃,其值分别为0.404mm,0.539mm,0.699mm和5.917mm;最小值分别在20℃,20℃,80℃和60℃,其值分别为0.251mm,0.449mm,0.621mm和1.542mm。该测量结果可为激光的光热治疗BPH提供一点有益的参考。     

机载激光雷达探测大气气溶胶时人眼安全的数值分析

采用美国ANSI标准,定量分析了机载环境激光雷达进行气溶胶探测时激光脉冲眼睛安全最大阈值能量、激光束发散角及高度的关系;计算了当1064 nm和532 nm激光脉冲能量相等时不同高度上激光脉冲眼睛安全最大阈值能量;同时模拟计算了激光脉冲眼睛安全系数SL与1064 nm和532 nm的激光脉冲能量、高度的关系,为我国第一台机载大气探测激光雷达探测气溶胶提供了激光脉冲能量设置的理论依据.     

脉冲激光对石英基底Ta2O5/SiO2滤光膜的损伤效应研究

随着高能激光系统的发展,对光学薄膜抵抗激光损伤能力的要求越来越高,而激光脉宽是脉冲激光对薄膜损伤行为的重要影响因素。针对Ta₂O₅/SiO₂多层膜,基于1-on-1测试方法,分析其在飞秒、皮秒、纳秒激光作用下的损伤特性。测得800 nm飞秒激光作用下的损伤阈值为1.67 J/cm₂;532 nm和1 064 nm皮秒激光作用下的损伤阈值分别为1.08 J/cm²和1.98 J/cm²;532 nm和1 064 nm纳秒激光作用下的损伤阈值分别为9.39 J/cm₂和21.57 J/cm₂,并使用金相显微镜观察了滤光膜的损伤形貌。实验结果表明：飞秒激光对滤光膜的损伤机理主要是多光子电离效应,而皮秒和纳秒激光对滤光膜的损伤机制主要是热效应。滤光膜在飞秒激光作用下的损伤阈值与皮秒激光作用下的损伤阈值相当,纳秒激光作用下的损伤阈值要高一个数量级,透射通带外损伤阈值约为通带内损伤阈值的2倍。     

Mechanism study of porcine skin ablation by nanosecond laser pulsesat 1064, 532, 266, and 213 nm

The ablation mechanism of fresh porcine skin has been studied using nanosecond laser pulses at the wavelengths of 1064, 532, 266, and 213 nm. We have identified the Na spectral line at 589 nm in the secondary radiation from the ablated skin sample as the signature of tissue ablation and measured the ablation probability near ablation threshold. Ablation depth per pulse has been measured by histological examination of ablated skin samples. Review of the ablation probability data through probit analysis indicated that the same mechanism is likely to be operative for tissue ablation at all four wavelengths. Various soft tissue ablation models are discussed, and it is concluded that the ablation of the skin by nanosecond laser pulses from 1064 to 213 nm is a result of electronic impact ionization which leads to the formation of a plasma     

Laser ablation of atherosclerotic blood vessel tissue under variousirradiation conditions

A quantitative analysis is presented of the destruction of normal wall and atherosclerotic plaque areas of blood vessels by laser radiation. Threshold laser radiant exposure values were measured experimentally in vitro, along with the ablation efficiency for various laser wavelengths and irradiation conditions. Correlations were found between the ablation efficiency and fluence thresholds on the one hand and the optical properties of the blood vessel tissues on the other. Fibrous plaque was demonstrated to be selectively destroyed by the second-harmonic output from a pulsed Nd:YAG laser at lambda = 532 nm.     

双波长腔外同步和频355nm准连续全固态激光器

为了获得能够实用化的大功率355nm准连续全固态激光器,采用同一台双通道射频驱动源对准连续1064nm激光器和532nm激光器中的声光Q开关同时进行调制的方法来实现二者的同步,通过消色差透镜将1064nm光和532nm光同时耦合到Ⅱ类相位匹配LBO晶体进行和频产生355nm紫外激光。在总注入电功率为436W、重复频率为6kHz时,355nm激光最大输出功率6.8W,脉宽为67ns,总转换效率为1.56%。结果表明,采用双波长腔外同步和频的方法可以获得大功率355nm准连续激光输出。     

不同波长激光对绝缘体上硅材料损伤阈值的理论研究与数值分析

分析了不同波长激光辐照绝缘体上硅(SOI)材料时的相互作用机制。使用ANSYS软件热分析模块,通过有限元方法模拟得到波长分别是355、532、1064nm的激光辐照SOI材料后的温度场分布。讨论了不同波长激光辐照SOI材料表面时的自加热现象。     

Optimization of picosecond laser structuring for the monolithic serial interconnection of CIS solar cells

We report on the optimization of selective picosecond laser structuring for the monolithic serial interconnection of (Cu(In,Ga)(S,Se)₂) CIS thin film solar cells. We introduce a quantitative value to compare the energy efficiency of the different investigated laser processes, the specific ablation energy, which indicates the required energy to remove a certain volume of the specific material. We have examined the structuring efficiencies for induced laser ablation processes for a modification of the beam profile (elliptical and flat‐top beam shaping) and for the application of different laser wavelengths (1064 and 532 nm). Application of induced laser processes (often referred as “lift‐off”) decreases the specific ablation energy dramatically by nearly one order of magnitude. Modifications of the beam profile such as elliptical and flat‐top beam shaping are nearly halving the energy per ablated volume relative to a circular beam. The application of a laser wavelength 532 nm decreases the specific ablation energy compared with 1064 nm significantly for processes involving the CIS layer. We finally demonstrate that with a picosecond laser power of only 2 W, the molybdenum back contact (P1, glass side) and the ZnO front contact (P3, ZnO on CIS) can be structured with a process speed of up to 4 m/s. About 2 µm thick CIS layer (P2) is structured by standard direct laser ablation at higher energy densities with 200 mm/s. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

激光波长对含能材料起爆阈值的影响

为了解激光波长对含能材料起爆阈值的影响,降低含能材料的激光起爆能量,提高激光激励源的小型化程度,采用飞行时间质谱技术和Bruccton升降法,测试了波长1 064 nm和532 nm两种激光对泰安(PETN)的解离谱图和起爆阈值,分析了波长对起爆机理的影响。结果表明:含能材料激光起爆对波长具有选择性,每种含能材料均具有一些有利于起爆的特征吸收波长;不同波长(1 064 nm和532 nm)激发时PETN存在不同的解离机理。相对于532 nm激光,接近特征吸收的1 064 nm激光能够加速PETN的解离,并使其50%发火能量降低14%。因此,采用含能材料特征吸收波长激光作为起爆激励源,能有效的减少含能材料的起爆阈值。     

采用空间分辨漫反射测定胃组织光学特性

研究了人正常胃黏膜及黏膜下层组织对488 nm,514.5 nm,532 nm,630 nm和632.8 nm的激光的光学特性及其差异,实验采用空间分辨反射光和CCD探测器以及非线性拟合确定组织光学特性。结果表明,人正常胃黏膜及黏膜下层组织对五个波长的激光的吸收系数、约化散射系数、光学穿透深度、漫射系数、漫反射率和漫反射率的位移都是随着激光波长的变化而变化的。其吸收系数的最大值在532 nm,其值为0.482 mm-1,最小值在632.8 nm,其值为0.224 mm-1,最大差异在532 nm和632.8 nm之间,其值为115%,最小差异在488 nm和532 nm之间,其值为1.90%。其约化散射系数的最大值在488 nm,其值为5.93 mm-1,最小值在632.8 nm,其值为3.87 mm-1,最大差异在488 nm和632.8 nm之间,其值为53.2%,最小差异在514.5 nm和532 nm之间,其值为3.25%。其光学穿透深度的最大值在632.8 nm,其值为0.612 mm,最小值在488 nm,其值为0.341 mm。其漫射系数的最大值在632.8 nm,其值为0.084 mm,最小值在488 nm,其值为0.055 mm。其漫反射率的最大值在630 nm,其值为0.356,最小值在532 nm,其值为0.271。其Δx的最大值在632.8 nm,其值为0.153 mm,最小值在488 nm,其值为0.100 mm。可见,人正常胃黏膜/黏膜下层组织对五个波长的激光的光学特性参数存在明显的差异。     

LD端面抽运Nd:YLF/Nd:YAG多波长脉冲激光器

报道了一台激光二极管(LD)双端面抽运Nd:YLF和Nd:YAG双晶体串接多波长输出脉冲激光器。在抽运能量40.5mJ,电光调Q重复频率500Hz的工作条件下,获得单脉冲能量约为6mJ的1064nm/1053nm双波长激光脉冲输出,光-光转换效率约为14.8%。相同抽运条件下在腔内插入I类相位匹配LBO晶体作为非线性频率转换器,获得了脉冲总能量为3.6mJ的526.5、529.0、532.0nm三波长同时输出,由抽运光到输出绿光脉冲的转换效率约为8.9%,测得光束质量因子分别为M2x=1.61,My2=1.25。     

不同波长激光对CCD的干扰性实验研究

为了对比研究激光对可见光CCD的干扰效果,采用532nm,808nm和1064nm波长的激光对同一可见光CCD进行了干扰实验。结果表明,3种波长的激光对CCD都有一定的干扰效果,由于干扰波长、干扰功率、工作方式等不一样,干扰效果也存在差异。对于脉冲式激光器,532nm激光比1064nm激光具有更低的光饱和阈值;当各波长激光输出达到一定功率时,CCD会出现饱和串音的现象。此干扰实验为更好干扰CCD成像系统提供了一定的实验依据。