白光辐照多光谱CCD的干扰效应研究

为了研究多光谱CCD相机的干扰效果,分别采用氙灯(白光)、671nm激光、473nm激光和532nm激光对多光谱CCD相机进行干扰实验,提取了红、绿、蓝三通道下的干扰图,并对干扰效果进行了分析,最后利用光生载流子的扩散模型对白光辐照多光谱CCD进行仿真。结果表明, 白光辐照多光谱CCD相机时,红、绿、蓝三通道会同时被干扰,干扰效果明显优于单波长的干扰效果;当白光的入射功率为10.5μW时,白光辐照多光谱CCD的饱和像元数为2382pixel,随着入射功率的增大,多光谱CCD的饱和像元数也逐渐增加,当白光的入射功率为980μW时,白光辐照多光谱CCD的饱和像元数稳定在320078pixel;多光谱CCD对各个波长连续激光干扰响应程度从大到小依次为白光、532nm、473nm、671nm;仿真所得干扰图以及饱和像元数随激光功率的变化关系曲线与实验结果基本相符。该结果有助于多光谱CCD相机干扰机理的深入研究。     

1064 nm激光光热效应对CCD探测器干扰实验研究

为了研究激光的光热效应对CCD探测器的干扰效应,利用1064 nm激光开展了对CCD探测器的干扰实验。实验采集数字图像的处理分析可明显观察到1064 nm激光对于CCD探测器的串扰现象。进行了激光照射CCD探测器随时间变化产生热噪声差对比实验,观察到了激光光热效应对于CCD探测器的干扰效果。实验表明CCD探测器表面温度随1064 nm激光辐照功率的升高而逐渐升高的现象,由于光热效应带来的图像热噪声明显影响到了CCD探测器的成像效果。由于硅基CCD探测器对1064 nm波长的低光电响应率,研究光热效应对CCD探测器干扰效应尤为重要。     

632 nm激光对CCD干扰效果仿真与实验研究

为解释激光对CCD探测器的干扰机理,建立了激光辐照CCD探测器的有限元仿真模型。利用波长为632 nm的激光对CCD探测器进行干扰实验,通过图像处理的方法得到了光功率与饱和干扰面积的关系曲线。建立“水桶”模型以及利用半导体PN结电子、空穴扩散理论建立有限元仿真模型,将这两个模型分别进行激光对CCD探测器干扰效果的仿真计算,得到不同光功率下的饱和干扰面积,并与实验结果对比,结果表明:“水桶”模型并未能较好地解释实验现象,而有限元模型的仿真结果与实验结果更加接近。故可利用有限元仿真模型来预测实际激光对CCD探测器的干扰效果。     

近红外激光对图像传感探测器的干扰研究

为了研究近红外激光对图像传感器的干扰机理，利用波长为1064nm的连续激光辐照黑白电荷耦合器件相机，观察激光对黑白相机的干扰现象, 将实验中采集到的数字图像进行处理，提取了黑白相机在不同激光功率下的干扰程度曲线，并进行了分析。结果表明, 图像传感器相机干扰包括干扰光斑和串音线，激光功率越高，干扰光斑半径越大，串音线缓慢变宽，相应干扰区域中饱和像元数越多，干扰程度越严重；对于1064nm激光对黑白相机的干扰过程，饱和像元数量正比于激光功率基本呈线性增长；对实验现象中出现的规律性点阵光斑和旁支串音线的新现象解释为与光学镜头的傅里叶频谱性质有关；利用相关公式推导得出一般干扰过程的拟合曲线，并根据图像传感器基本像元结构的电容势阱特点和载流子溢出方式来对干扰过程进行仿真模拟，仿真结果与实验数据基本相符。该结果有助于近红外激光对CCD的干扰研究。     

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.     

全固态激光双波长复合输出腔参数优化

Nd∶YAG激光器输出的基频1064 nm激光和倍频532 nm激光在众多领域有着广泛的应用。在某些需要同时干扰可见光和近红外光电设备的军事领域,基于1064 nm和532 nm激光双波长复合输出的去识别干扰技术将有利于设备的小型化。针对固态激光双波长复合输出技术,提出了半导体泵浦双Nd∶YAG晶体,双声光调Q和KTP内腔倍频的激光谐振腔配置方案,以实现复合激光高功率高重频稳定输出;利用稳态方程理论,建立了固态激光双波长复合输出模型,研究了谐振腔参数对复合激光输出配比和特性的影响,获得了倍频晶体最佳长度和腔镜最佳基频光透射率,论证了谐振腔参数调节优化复合激光输出的有效性。     

连续激光干扰CCD成像研究

由于光学成像系统本身具有的高光学增益,CCD器件非常容易受到激光的干扰和损伤,以连续632nm氦氖激光辐照可见光面阵CCD,收集到的实验结果表明：用较低功率的激光辐照CCD的局部,就可以产生全屏饱和现象。以命中概率作为效能指标,建立了激光干扰前后命中概率的变化情况的计算模型,通过命中概率大幅度下降说明激光干扰的有效性,为激光干扰的军事运用提供了依据。     

变焦彩色CCD成像系统的激光外场干扰实验

开展了变焦彩色CCD成像系统的激光外场干扰实验,测得了半导体激光（750 nm）对变焦距（17~187 mm）彩色CCD相机的干扰效果;同时利用典型的激光干扰CCD模型,完成了对实验结果的验证与理论分析。理论与实验结果表明:750 nm激光对彩色CCD成像系统的干扰效果明显,CCD靶面出现了明显的光饱和和串扰现象;在激光辐照条件相同情况下,光学系统焦距f越大,被光阑截断的激光就越少,到靶的激光功率密度就越高,CCD靶面的光饱和面积就越大;光学系统焦距f为17 mm时,CCD靶面的光饱和面积为0.33 mm0.29 mm,而当光学系统焦距f增大至120 mm时,CCD靶面的光饱和面积为1.8 mm1.2 mm。仿真结果与实验结果基本一致,证明了理论模型的正确性。研究结果将对CCD器件的实际应用具有一定的指导意义。     

复合激光损伤CMOS图像传感器实验研究

激光是对抗光电侦察的有效方式。为了提高损伤效能,探索了复合激光损伤光电探测器的新思路。分别开展了波长1064 nm和532 nm、脉宽10 ns的激光及其双波长复合激光,以及波长1064 nm、脉宽0.4 ms和10 ns激光及其双脉宽复合激光对CMOS图像传感器的损伤效能实验。结果表明,双波长复合激光对CMOS造成严重损伤时的基频光能量是单独1064 nm激光的77.8%,是单独532 nm激光的62.5%;双脉宽复合激光损伤时,脉宽0.4 ms激光的能量密度降低为单独作用时的1.7%,脉宽10 ns激光的能量密度降低为单独作用时的76.4%。这一发现为多制式复合激光高效光电对抗提供了新的思路和参考。     

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。     

激光在中性盐溶液中传输特性的研究

针对激光在中性盐溶液中的传输特性及其浓度和温度的影响,基于溶液对激光吸收、散射的理论分析,通过测试实验得到不同浓度、温度下,配制各异的氯化钠和硝酸钠盐溶液对可见波长532nm、红外波长1064nm激光的衰减系数,结果显示,激光在分析纯盐溶液中的传输特性与纯水相近,浓度的影响微弱;激光在工业盐溶液中的衰减明显,衰减系数与浓度呈线性关系;30-40℃范围内温度对钠盐溶液的影响因子为比纯水高出1～2个数量级;可见激光在中性盐溶液中的衰减以散射作用为主,而红外激光仍以吸收为主.     

激光气化生物组织的试验研究

激光气化生物组织是激光医学应用中的重要方面。探索激光参数对气化效率的影响是激光生物医学的重要研究内容。本文实验研究了532nm、1064nm和1320nm脉冲激光气化离体猪肝脏组织的试验效应,对比三种激光在不同频率、不同脉宽下的气化深度和热损伤深度,结果表明:在气化含血组织中,脉冲532nm脉冲激光的气化效率最高,热损伤区域最小。     

激光诱导碘荧光(LIIF)强度与激发激光波长的关系

理论上简要地分析了在可见光波段碘荧光强度与激发激光波长的关系 ,并用波长为 5 32nm半导体倍频Nd :YAG激光、波长为 5 14 .5nm、5 0 1.7nm、4 96 .5nm和 4 88nm的氩离子激光激发碘分子 ,通过对获得的荧光信号分析得出 ,五种波长的激光均可诱导出碘荧光。对相同的激光功率 ,波长为 5 32nm的倍频Nd :YAG诱导出的碘荧光信号比波长为 5 14 .5nm的氩离子激光强 ,两种激光均可作为碘气体的激发激光。其它三种波长激光诱导出碘荧光强度弱 ,在激发激光传输方向衰减明显 ,不适合作为碘荧光的激发激光。     

激光二极管阵列抽运Nd∶YAG腔内双波长运转589nm和频激光器

报道了一种光纤耦合激光二极管阵列(LDA)抽运Nd∶YAG晶体、腔内Ⅰ类临界相位匹配LBO和频、连续波输出的全固态589 nm激光器的设计和实验结果。黄激光是由Nd∶YAG晶体的1064 nm和1319 nm谱线腔内和频产生的,其对应能级跃迁分别为4F3/2→4I11/2和4F3/2→4I13/2。实验采用三镜折叠腔结构,在808 nm的15 W抽运功率下,获得了最高功率为860 mW连续波TEM00的589 nm黄激光输出,光-光转换效率为5.7%,激光输出功率噪声低,光束质量因子M2<1.2,4 h功率稳定度优于±3.4%。实验结果表明采用三镜折叠腔进行腔内和频是获得589 nm黄激光的有效方法,并可以应用到Nd∶YAG晶体的其他谱线或具有多条谱线的其他激光增益介质,获得更多不同波长激光输出。     

全固态准连续Nd:YAG/LBO绿光激光器

采用双Nd:YAG棒串接加90°旋光器补偿热致双折射,双声光Q开关调制,LBO晶体腔内倍频,实现了532 nm准连续绿光输出.重复频率10 kHz时,532 nm绿光输出功率达69 W,脉宽200 ns.重复频率15 kHz时,532 nm绿光输出功率达71 W,脉宽250 ns,倍频转换效率57.5%.     

基于电光调Q1064nm/532nm/570nm三波长固体激光器

为了提升激光技术在色素性疾病治疗等生物医学应用效果, 研制了一种1064nm, 532nm, 570nm三波长激光器。采用电光调Q Nd:YAG激光器获得最窄脉宽为11ns的1064nm脉冲激光输出, 使用磷酸氧钛钾(KTP)非线性晶体对基频光腔外倍频获得532nm激光输出; 以固体染料块为激光增益介质, 倍频光为抽运光, 可获得中心波长为570nm的黄光输出, 光光转换效率为61.3%。结果表明, 通过改变氙灯注入电压, 可以调节1064nm激光脉冲输出特性; 增加固体染料激光器腔长, 可以调节染料激光输出光谱特性。该研究结果对激光器灵活应用具有重要意义。