10.6 μm CO2激光对非制冷红外热像仪饱和阈值的实验研究

用适当波长的激光器,对红外成像系统进行干扰,是光电对抗领域的一个研究热点。本文采用波长为10.6 μm的CO₂脉冲激光器,通过漫反射板反射激光能量到320×240多晶硅非制冷焦平面红外热像仪,进行激光干扰红外成像系统的实验。通过实验,得到了红外热像仪的饱和辐照阈值,并通过理论分析,推导出在一定距离上,使红外热像仪发生饱和干扰情况所需的激光能量值。     

脉冲激光对星载探测器的干扰和损伤分析

该文采用高斯光束辐照半无限固体的温升模型,研究了探测器表面温升与激光干扰和损伤阈值的变化关系。发现脉冲CO2激光对探测器的干扰和损伤与脉宽无关,只与脉冲能量密度有关,探测器表面温升与入射激光脉冲能量密度成正比关系,干扰阈值比损伤阈值要低一个数量级。通过理论分析,求出了干扰和损伤星载HgCdTe探测器所需CO2激光的脉冲能量。定性分析结果表明高平均功率重频脉冲激光更容易对星载探测器造成有效干扰和永久性损伤。     

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。     

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。     

脉宽及重频对HgCdTe探测器损伤阈值影响分析

为了研究脉宽及重频对HgCdTe探测器损伤阈值影响,采用有限元法对HgCdTe红外探测器进行2维建模,以及激光辐照探测器温度场的仿真,得到了波段内外脉宽从10ns~1000ns的单脉冲激光损伤阈值。由于采用实验测定所有脉宽激光损伤阈值的办法不现实,故通过仿真计算,给出了从ns~μs量级不同激光脉宽的单脉冲探测器损伤阈值公式。结果表明,波段外单脉冲损伤阈值为9MW/cm2~0.9MW/cm2,波段内为150MW/cm2~15MW/cm2,并且探测器单脉冲损伤阈值与激光脉冲宽度呈负指数关系;当采用重频激光辐照探测器时,在相同的重复频率下,因长脉冲激光比窄脉冲宽激的脉冲间隔小,故长脉冲激光辐照时更容易出现温度积累效应,从而出现大面积损伤。这为进一步研究探测器的热应力场热弹性波和激光防护等提供了重要的理论分析依据。     

脉冲激光对CCD探测器有效干扰距离的研究

估算了脉冲激光在大气环境下对典型CCD探测器的有效干扰距离,为提高激光干扰系统空间布局的合理性提供依据。计算了脉冲激光在近地面传输时的远场功率密度,进行了脉冲激光损伤面阵CCD探测器的实验,得到了造成CCD探测器出现不同损伤情况所需要的近似的激光能量密度值。在此基础上,综合理论计算与实验结果得出结论:波长532 nm、单脉冲能量1 J、脉宽10 ns重复工作频率1 Hz的脉冲激光在1500 m内会严重损伤CCD探测器;在1500~2800 m内会严重干扰CCD探测器;在2800~7000 m内会使CCD探     

强激光对雪崩光电探测器破坏的研究

对雪崩光电探测器的损伤阈值与1.06μm脉冲激光重复频率、照射时间的关系进行了实验研究.结果表明不同的重复频率和照射时间,有不同的损伤阈值,随重复频率和照射时间的增加,损伤阈值趋于一个定值.     

脉冲激光辐照CCD面阵探测器系统局部的干扰效应研究

采用脉冲激光对面阵CCD探测器系统进行干扰,研究了脉冲激光辐照CCD系统局部时,系统工作状态的变化,测量了CCD探测器系统的饱和阈值范围,分析了饱和的原因.在实验中观察到"光饱和串音”现象,实验验证了不同干扰频率对CCD探测系统具有不同的效果.     

光电探测器激光损伤因素及其成因分析

给出了光电探测器激光能量损伤阈值的参考表达式,并对导致激光损伤的显性和隐性因素及其成因进行了分析。给出了激光损伤阈值同部分损伤因素的大致变化关系,为激光干扰、致盲武器系统的设计奠定了基础。     

10.6 μm激光对红外成像系统干扰特性研究

针对10.6 μm激光照射某型红外成像系统所产生的干扰效应开展研究。运用ABCD矩阵变换法实现了激光在红外光学系统每个物镜前后和激光到达探测器表面的功率密度计算;通过研究10.6 μm激光对红外成像系统的作用机理,深入分析了激光照射下红外光学玻璃、红外探测器的温升效应,揭示了激光对红外成像系统图像干扰效应的一般规律;搭建了10.6 μm激光作用红外成像系统试验测试平台,验证了激光照射对光学材料的温升效应、激光照射过程中红外图像的响应特征和不同强度激光照射下的红外图像干扰和饱和效应。     

CO2激光对长波红外HgCdTe探测器干扰的分析

激光干扰是对抗精确制导武器、保卫己方目标的重要方式.针对高功率CO2激光对某光导型长波红外HgCdTe探测器的干扰损伤进行了理论分析与实验研究.根据实验结果,利用激光辐照探测器的温升理论模型,计算了温升随辐照时间和功率的关系,并和CO2激光器辐照光导型长波红外HgCdTe探测器的实验结果进行了对比.理论和实验结果表明,此探测器的干扰阈值为16.5W/cm2,损伤阈值为126W/cm2.实验结论对研究激光干扰星载探测器技术具有一定的参考价值.     

激光辐照锑化铟红外探测器的热应力损伤研究

通过介绍锑化铟红外探测器的基本构成及其材料热力学相关特征,阐述了激光辐照锑化铟红外探测器造成的损伤机理,采用有限元分析法,分析相关的辐照环境和条件并建立了一种三维仿真模型。仿真模拟了波长为10.6 μm的CO2激光辐照锑化铟红外探测器时各部分的温度变化及应力变化情况,通过数值分析比较了在光斑面积一定的情况下经过不同功率的激光辐照后锑化铟探测器表面径向及内部轴向发生的温度场变化及应力场变化;探测器表面应力值经过106 W/cm2的激光辐照后很快达到最高点,造成损伤,锑化铟与铟柱接触部分的应力值随光斑半径大小不同而有所变化。将锑化铟探测器材料的应力损伤阈值及变化趋势同已有实验数据进行对比,验证了模型的精确性。     

CW CO_2激光器对红外热像仪干扰效果的实验研究

为了研究CO2激光对红外热像仪的干扰效果,用中心谱线为10.6μm的CW CO2激光器以漫反射方式对采用多晶硅320×240凝视型非致冷焦平面探测器和HgCdTe 288×4扫描型致冷焦平面探测器的热像仪分别进行饱和干扰实验,结果表明CW CO2激光器对非致冷型红外热像干扰效果明显,当中心谱线不在致冷型红外热像仪响应波段内时仍能形成干扰,而脉冲CO2激光器的输出波长不在致冷型热像仪的响应波段内时不能对热像仪形成干扰。     

2.79 μm中红外激光对PbS探测器的损伤实验研究

开展了不同重频下2.79μm中红外激光对PbS探测器的损伤实验。基于传热学理论,利用有限元法对2.79μm中红外激光辐照PbS探测器中的温度分布进行了数值分析,并比较了脉冲数目、重复频率对损伤效果的影响,分析了2.79μm中红外激光辐照PbS探测器的损伤机理,获取了相关阈值数据。研究表明,2.79μm中红外激光对PbS探测器的损伤机理主要以热熔融为主,在温度没有达到PbS熔点时,PbS就会发生热分解反应,析出黄色沉淀物PbO;计算得到单脉冲2.79μm中红外激光对PbS探测器的损伤阈值为13.03 J/cm²,且脉冲数目、重复频率对损伤效果影响很大,损伤累积效应明显。理论模型能够较好地解释PbS表面初始损伤形貌特征。     

激光损伤非制冷微测辐射热计的实验研究

在市场需求驱动下,非制冷红外测辐射热计阵列在多个领域正逐步应用,对其激光干扰的研究也被提上了日程.本文以多晶硅探测器为例,结合非制冷微测辐射热计阵列的构造和工作原理,分析了激光辐照作用下的温度响应;通过10.6?m连续激光的辐照实验,得到了像元阵列进入不同损伤状态对应的激光功率范围,分析了激光损伤的热效应机制,指出干扰...     

飞秒激光烧蚀加工恒弹性合金的规律研究

恒弹性合金的加工对表面质量和加工精度的要求越来越高,为了实现对恒弹合金的精密定量去除,本文探索了采用飞秒激光烧蚀的加工新方法。首先,分析计算了在高强度飞秒激光辐照加工下,恒弹性合金材料的烧蚀阈值;其次,实验研究了飞秒激光脉冲能量和脉冲个数对该材料上烧蚀加工微坑的直径和深度的影响,结果表明：恒弹性合金的飞秒激光烧蚀阈值为0.167 J/cm2;可以通过增大脉冲能量来增大烧蚀坑直径,通过增大脉冲数来增大烧蚀坑深度。脉冲烧蚀坑直径上限为150.64 μm,运用飞秒激光旋切加工方法,可获得直径为500 μm的微孔,提高了飞秒激光烧蚀加工的能力。     

0.53 μm脉冲激光辐照可见光面阵CCD的实验研究

开展脉宽为10 ns、波长为0.53μm的脉冲激光辐照可见光面阵CCD的实验研究,测量了CCD从像元饱和、饱和串音到硬损伤的激光能量阈值。实验结果表明:像元饱和阈值为2.88~65.3μJ/cm2;饱和串音阈值为1.52×102~1.64×104μJ/cm2;CCD点损伤阈值为5.18×104μJ/cm2,点损伤原因是激光对CCD表面的热熔融作用。     

激光辐照面阵CCD探测器系统局部的干扰效应

采用脉冲与连续激光实现了对面阵CCD探测器系统的干扰,研究了脉冲与连续激光辐照CCD探测器系统时,CCD探测器系统工作状态的变化,测量了CCD探测器系统的饱和阈值范围,并分析了造成饱和的原因.在实验中观察到了"光饱和串音"现象,采用脉冲激光实现了对面阵CCD探测器的硬破坏.     

激光干扰CCD系统的实验研究

为了验证激光辐照CCD系统的干扰效果,进行了视场内和视场外He-Ne激光干扰面阵CCD探测器系统的实验研究,测得了像元饱和阈值和局部受辐照时的CCD饱和功率街度阈值.使用Matlab编程处理了视场内干扰图像,得到了激光入射能量与CCD饱和面积比的关系曲线,并对实验中出现的光饱和串音现象进行了理论分析.对视场外干扰图像进...     

脉冲激光诱导TiO2/SiO2薄膜表面损伤性能实验

高功率的激光系统对光学元件的抗激光损伤性能的要求不断提高。主要研究薄膜在脉冲激光诱导作用下的损伤特性及其机理,实验采用YAG脉冲激光器对TiO2/SiO2薄膜样片进行1-on-1方式的激光诱导。实验结果表明:采用低能量激光诱导对薄膜的光学透过率影响不大。经低能量激光诱导后,薄膜的表面结构缺陷得以修复,表面结构趋于完整,变得均匀和细腻。脉冲激光诱导TiO2/SiO2薄膜样片,激光能量阶较小时,其损伤阈值随能量增加而增加,损伤阈值最大可增加1倍;激光能量阶较大时,其损伤阈值随能量增加而减小。