硅光电二极管飞秒激光损伤的实验研究

对 6 0飞秒 80 0nm激光辐照下硅PIN光电二极管的信号饱和、损伤及失效进行了实验测量。实验得到硅PIN光电二极管的失效阈值为 1.2J/cm2 ,损伤阈值比失效阈值低一个量级。飞秒脉冲辐照后 ,存在 10 -4s量级的饱和时间 ,辐照后对信号光的响应在短时间内出现不规则变化 ,在长时间内随脉冲能量密度增大而降低。     

激光对光电探测器的损伤阈值研究

本文研究了1.06μm和0.53μm激光对硅pin光电二极管以及硅雪崩光电管的永久性损伤效应,测出了损伤阈值。实验发现,光电探测器的PN结受到激光热烧伤是造成其永久性损伤的重要因素,损伤阈值的大小与激光波长、脉冲宽度以及光电探测器结构有关。     

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。     

辐照对硅光电二极管可靠性影响的研究

本文介绍了辐照对硅光电二极管的辐射效应和损伤机制。比较了γ射线、电子、质子、中子以及重离子辐照后,光电二极管各项特性参数的变化。根据辐照对半导体的作用原理,解释不同辐照引起的变化规律。寻求抗辐射加固方法,改善光电二极管的抗辐射性能。     

伽马射线辐照对硅光电二极管性能的影响

研究了伽马()射线辐照对星上定标用硅光电二极管性能的影响。使用硅光电二极管分别接受20 krad(Si)、35 krad(Si)、50 krad(Si)总剂量的射线辐照,对比了器件在不同辐照剂量下暗电流及光谱响应度的变化。结果显示在35 krad(Si)以下剂量照射下,硅光电二极管暗电流及光谱响应度均未发现明显的变化,在50 krad(Si)剂量照射下,参试样品出现暗电流增加的现象,但该变化在定标器应用过程中带来的影响可以忽略。试验结果表明,参试的硅光电二极管在空间辐照环境下具有良好的稳定性及可靠性,可以作为在轨定标器可见波段探测单元备选器件。     

高重频CO2激光对Hg0.826Cd0.174Te晶体的损伤

开展了HgCdTe 晶体的多脉冲热损伤问题的实验研究。采用形貌学方法对脉宽为300 ns 重复频率可调的CO2 激光器对Hg0.826Cd0.174Te 晶体的损伤阈值进行了实验测量,并建立了高重频脉冲CO2 激光辐照Hg0.826Cd0.174Te 晶体的三维热传导理论模型,分析了激光重复频率和辐照时间对晶体损伤特性的影响。研究表明:300 ns 的CO2 激光辐照时间大于10 s时,Hg0.826Cd0.174Te 晶体的损伤阈值不随辐照时间的增加而改变,其损伤阈值为1.421 4103W/cm2;激光重频对晶体的损伤阈值的影响较小,损伤阈值主要取决于辐照激光的平均功率密度。SEM 损伤结果显示:晶体损伤为热熔损伤,表面未发现由热应力造成的裂缝。理论模型获得的损伤数据和温升规律支持实验结果。该研究可为高重频CO2 激光应用、激光防护等提供参考。     

强激光辐照硅光电探测器的损伤判别研究

光电探测器的激光损伤阈值是激光与物质相互作用的一个重要研究内容.论文在概述激光诱导光学元件损伤判断方法的基础上,研究了强激光辐照下,探测器响应度变化与被损伤程度的关系,提出了根据响应度变化判断探测器损伤程度的观点,实验研究证实了这种方法的合理性和可行性.     

激光辐照非制冷微测辐射热计的理论研究

为了研究非制冷微测辐射热计的激光损伤阈值，根据非制冷微测辐射热计的构造和成像原理，分析了像元温度响应机制，推导出了零偏置下和单次偏置时间内像元受到激光辐照的温度增量计算公式；建立了激光辐照非制冷微测辐射热计的有限元分析模型，结合实际工作条件加载热源载荷进行仿真，模拟了激光造成软损伤的过程。结果表明，激光软损伤阈值可按照零偏置条件下像元温度响应的公式近似计算，其对应的温度偏差不大于3%。该研究为激光压制干扰红外成像系统的损伤阈值计算提供了参考。     

波段内激光辐照光电探测器的光热效应实验研究

以1.06μm激光为例,使用PC型HgCdTe探测器,从实验的角度全面给出探测器各种可能的激光响应结果;同时给出响应波段内激光辐照探测器时光、热各自作用及光热综合作用的实验曲线,并结合此结果以清晰直观的图像分析了波段内激光辐照光电探测器时各种响应结果的成因.研究表明:激光辐照过程中,探测器信号响应曲线是光、热综合作用的竞争结果;激光停照后,信号曲线仅反映探测器的热恢复过程;光电导探测器的光响应和热响应随工作温度的变化均存在峰值响应.探测器的工作温度、激光功率密度和辐照时间是影响探测器信号响应曲线行为的关键参数.     

硅光电二极管的新发展

1.硅光电二极管的新发展在各种波长(蓝、近紫外)激光器迅速发展情况下,探测这些波长的激光硅光电二极管有了新的发展。蓝、近紫外激光的新应用是,用可调染料激光器进行吸收研究,对于有机分子键的分解和激光多普勒测速。 2.新产品性能新型的硅光电二极管是通过平面扩散、氧钝化制备的,响应率改进了20％～57％。美国联合探测器技术公司目前已进入试生产。表1是该公司生产的硅光电二极管样品的预计性能,从蓝光到近紫外的激光波长有     

基于等效电路参数提取的硅光电二极管激光损伤机理分析

通过硅光电二极管激光辐照效应实验获取了辐照前后器件的I-V特性曲线,利用粒子群优化算法对二极管的等效电路参数进行提取,考察受损前后等效参数的变化规律。认为光电二极管在激光辐照受损后,其反向饱和电流会减小,等效串联电阻会增大,等效并联电阻会减小。随后,基于半导体物理理论,对这些参数变化的内在因素进行了定性分析。认为反向饱和电流减小是由掺杂离子浓度减小造成的,串联电阻增大是因掺杂离子浓度以及载流子寿命减小共同引起的,并联电阻减小则是由半导体表面及内部的缺陷引起的。     

激光辐照PC型HgCdTe探测器热效应的计算

通过测量ＰＣ型ＨｇＣｄＴｅ探测器电阻与温度的关系及激光辐照下电阻随时间的变化，建立了热模型，计算了三种损伤机制下的激光损伤阈值。     

激光辐照光学材料热力效应的解析计算和损伤评估

光学元件的损伤是高功率激光技术发展的一个瓶颈，为此以连续CO2激光辐照K9玻璃为例，研究了连续激光辐照光学材料的热力损伤机理。通过积分变换方法，求解热传导和热弹性力学方程组，由此得到激光辐照引起的温度场和热应力场的瞬态分布。研究中发现在高斯光束作用下，热扩散长度的概念不再适用，因此通过曲线拟合方法，推导出最大热应力的位置与辐照时间的关系，并由此计算出材料的损伤阈值。由于K9玻璃的应力损伤阈值小于熔融损伤阈值，因此当激光作用引起的环向热应力大于材料的抗拉强度时，材料发生永久性损伤，损伤形态为拉伸解理。将理论模型的相关结论与实验结果相对比，两者吻合得很好。     

激光辐照硅、锗材料形成表面波纹的实验研究

用光学显微镜分别测量了1．06μm激光辐照硅、锗材料形成表面波纹的形貌特征。在激光辐照材料形成初始表面波纹之后，后继激光对最终波纹的增长起正反馈作用。当激光功率密度略大于材料损伤阈值时，材料表面呈现周期性的波纹结构；当激光功率密度远大于材料损伤阈值时，材料熔融区内出现无规则的随机分布波纹。激光辐照硅、锗材料产生的波纹结构与材料的性能、表面状况和实验中使用的激光参数密切相关。同时，分析了表面波纹结构对激光光束传输特性，以及激光与材料相互作用产生破坏效应的影响。     

激光损伤阈值分析系统的软件设计

激光损伤阈值分析软件开发是固体激光损伤机理研究的一部分,本文基于MFC,以VS2010为开发平台,结合MySQL数据库及MATLAB进行软件开发设计。根据高能固体激光辐照光电系统原理,基于不同固体激光器、不同大气传输条件、不同辐照目标的热效应及热力耦合效应,完成目标的激光损伤阈值仿真计算。软件方便易用,具备一定的光学系统激光损伤分析能力,能够实现分析使目标达到损伤的有效激光辐照时间,可分析各影响因素变化对损伤结果的影响,为试验研究提供有效指导。     

脉冲激光辐照瓷质绝缘子表面损伤试验研究

为防止激光清洗瓷质绝缘子过程中基底发生损伤，开展激光辐照下瓷质绝缘子损伤试验。采用1 064 nm脉冲激光辐照于瓷质绝缘子表面，探究不同能量密度、脉冲个数以及不同辐照时间下瓷质绝缘子的损伤规律，并对瓷质绝缘子表面开展振镜扫描试验，利用图像法确定瓷质绝缘子的激光损伤阈值。试验结果表明，激光定点辐照下，随着激光能量密度的提高、脉冲数的增加、辐照时间的增加，绝缘子表面坑洞直径逐渐增大，最后趋于定值，约为聚焦光斑直径的1.3倍；减小扫描速度，损伤形貌由斑点状变化至条纹状，粗糙度随能量密度的增大、速度的减小而增大；基于图像法的瓷质绝缘子损伤判据，得到损伤能量密度阈值。     

基于小波变换的雪崩光电二极管信号检测方法

空间激光通信中的常用调制方式是脉冲位置调制(PPM)．雪崩光电二极管(APD)具有高增益、高灵敏度和响应速度快的特点，因而成为空间激光通信中的首选信号探测器件。针对空间激光通信的脉冲位置调制信道．分析了空间光通信系统中雪崩光电二极管探测噪声的特点和类别．根据小波变换具有提取信号局部特征的能力，提出了一种基于小波变换的雪崩光电二极管信号检洲方法。采用四种不同的阈值选择算法选取小波系数以恢复信号．并进行了初步的仿真实验和分析。结果表明，自适应阈值选择算法取得的信号恢复结果最佳．可有效减弱强背景噪声的影响．提高雪崩光电二极管信号检测系统的性能。     

红外激光辐照下光电探测器光谱响应度的研究

响应度R是反映探测器性能的一项重要指标.当光电探测器被激光损伤后,其响应度R将会下降.文中探讨了强激光对光电探测器的损伤机理,对不同功率密度强激光作用下探测器的光谱进行了测量,研究了探测器在强激光辐照下探测器响应度变化规律.对光电对抗以及光电探测器的抗激光损伤研究具有一定的参考价值.     

激光对PIN结光电二极管热破坏机理的研究

就高功率激光对ＰＩＮ结光电二极管因热效应引起的硬破坏过程进行了理论和实验研究．提出激光的热效应与伴随等离子体扩展时向外喷溅形成的冲刷效应是导致硅光二极管被破坏的主要原因。得到了Ｑ开关ＹＡＧ激光与ＰＩＮ结光电二极管器件相互作用时的热分布、最高温度表达式和对应的实验结果。     

硅光电二极管快中子和氧离子的辐照效应

研究了硅光电二极管经快中子（注入剂量为１０＾１１ｃｍ＾－２，能量２．４５ＭｅＶ）和Ｏ＾＋＋＋（注入剂量为１０＾１０ｃｍ＾－２，能量１２ＭｅＶ）辐照后光电参数的变化规律，并通过光谱光电流的变化，对辐照损伤的空间分布进行了分析。结果表明，两种辐照垃引起器件的光电流下降，暗电流增加，在本实验条件下，快中子造成的损伤轻微且均匀地分布在整个器件体内，而Ｏ＾＋＋＋，辐照损伤区集中在器件表面附近，其损伤国快中子