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.     

激光与PIN光电探测器相互作用的响应度研究

通过比较短路电流的方法,标定了探测器对He-Ne激光的响应度。用Nd∶YAG激光辐照PIN光电探测器,通过测量激光辐照后探测器对He-Ne激光的短路电流,获得了探测器响应度变化与辐照激光功率密度的关系。从实验数据可知,探测器被功率密度低于7.6×105 W/cm2的Nd∶YAG激光辐照后,不会发生损伤,激光辐照后,探测器对He-Ne激光的响应度不发生改变;当Nd∶YAG激光的功率密度超过9.6×105 W/cm2时,激光辐照后,探测器对He-Ne激光辐照的响应度开始下降,PN结遭到破坏是探测器响应度下降的根本原因,扫描电镜的结果与我们的分析相一致。     

光电子技术与激光基础

06170182.5MHz激光束强度稳定性=Stabilisation of laserbeamintensity at2.5MHz〔刊,英〕/F.Du Burck and O.Lopez//Electronics Letters.—2002,38(23).—1447(E)0617019强激光对光电探测器的损伤机理研究〔刊,中〕/董光焰//电光系统.—2006,(1).—41-43(D)详细讨论了强激光对光电探测器的损伤类型,并初步探讨了损伤机理。提出了一种测定光电探测器损伤的实验方法。参60617020激光大气传输湍流与热晕综合效应〔刊,中〕/饶瑞中//红外与激光工程.—2006,35(2).—130-134(E)讨论了激光大气传输时的湍流与热晕综合效应问题。提出了根据…     

强激光对光电探测器的损伤机理研究

详细讨论了强激光对光电探测器的损伤类型，并初步讨论了损伤机理。提出了一种测定光电探测器损伤的实验方法。     

U型凹槽电极硅MSM结构光电探测器的研制

为了提高硅MSM结构光电探测器的光电响应度,制备了U型凹槽电极结构的探测器.5 V偏压下,对650 nm波长入射光的绝对光电响应度测试表明,凹槽电极结构的探测器最大光电响应度值为0.486 A/W,比同样尺寸的平版结构光电探测器提高了约6倍.文中也对比了具有抗反射膜和不具有抗反射膜的器件相对响应光谱的差别,并且比较分析了叉指间隙分别为5 μm和10 μm器件光电响应的不同.     

激光脉冲时域特性与探测器响应关系探讨

针对激光与光电探测器两种相互作用方式,选择四种常见的激光脉冲波形,建立简单数学模型,计算了光电探测器接收到的激光脉冲能量和脉冲激光在探测器上的有效持续时间,并据此分析激光脉冲时域特性与光电探测器的响应关系.计算结果表明,不同的激光脉冲波形引起的光电探测器的响应会有差异,并且,相对较长的大能量激光脉冲波形可能在探测器中引起较好的作用效果.     

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.     

温度波动对PV型InSb探测器响应特性的影响

对激光照射下光伏型锑化铟光电探测器的响应特性进行了研究,得到了强激光辐照下温度波动（低温和常温温度波动）对探测器响应特性的影响。利用材料内部的光生电动势分析模型,通过数值模拟,给出了理论上的激光辐照下主要参数对探测器输出电压的影响。结果表明：输出电压随着温度的上升而降低,饱和电压也随着温度的上升而降低。特别是低温与常温下的响应特性有所不同,随着入射光功率的增大,低温下随温度变化的输出电压变化量减小,常温下随温度变化的输出电压变化量增大。     

光电探测器激光损伤判别法与发展现状

在现代高技术战争中,以探测器为核心的光电设备极易受到激光的辐照干扰,严重的情况下则导致探测器内部结构损坏以及材料的永久性损伤致使探测器功能性损坏。所以激光对探测器的硬损伤一直都是研究的热点课题,而探测器的损伤判别方法和损伤阈值的确定则是深入研究损伤机理的关键。近几年来,激光对探测器的损伤判别法在不断改进,也出现了新的判别方法,这使得判别结果的准确性和可靠性都得到了提高。本文主要对强激光损伤探测器的判别方法重新进行了总结,介绍了各判别方法的作用机理及发展趋势,为探测器损伤机理的研究打下了良好基础,同时也为探测器的防护以及激光对探测器的故意损坏提供了理论依据和研究方法。     

纳秒激光辐照下HgCdTe光伏探测器的瞬态响应特性退化

为研究光伏探测器瞬态响应特性在短脉冲激光作用下的变化规律,以一种室温下零偏压工作的HgCdTe光电二极管为实验对象,测量了该器件对脉冲宽度约16 ns的不同强度响应波段内激光的响应信号波形。在探测器的对数线性响应区内,随着入射激光能量密度从约7.2 nJ/cm2增大到75 J/cm2,响应波形的宽度逐渐增大,半高宽约由55 ns增大到235 ns,底宽约由170 ns增大到380 ns。脉冲响应波形的展宽意味着器件的瞬态响应特性发生了退化。通过分析强注入条件下光电二极管准中性区光生载流子扩散过程,以及结电场与结电容变化对过剩载流子输运过程的影响,对上述光伏探测器瞬态响应特性退化的特征进行了机理解释。     

铌酸锂热释电性能的研究

由材料参数测试和器件响应率测试证实,LiNbO3晶体的热释电响应率优值Mv为一般公认值的二倍。而且当温度升高时,Mv缓慢降低,并不出现某些文献所预示的明显增加。着重研究了LiNbO3探测器在高功率密度连续激光辐照下的输出特性。研究结果表明,在相同条件下,LiNbO3探测器的输出开始偏离线性所对应的最大功率密度远高于LiTaO3。仔细测定了LiNbO3晶体的固有介质损耗,并据此估计LiNbO3器件探测率的极限值。分析表明,就制备背景限探测率的器件的潜力而言,LiNbO3不低于TGS。     

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。     

Temperature- and polarization-insensitive responsivity of a1.3-μm optical transceiver diode with an integrated spot-sizeconverter

We have demonstrated an optical transceiver diode integrated with a spot-size converter. We clarify that the design of a detection layer is essential for the temperature- and polarization-insensitive characteristics of the responsivity. Because the detection layer was introduced, 0.65 dB of responsivity deviation was obtained in the wide temperature range of -10°C-85°C with a high laser performance. A spot-size converter enables the coupling loss to be 1.8 dB for a flat-end optical fiber. The frequency response was also obtained up to 1 GHz in both laser and detector modes     

激光辐照对红外探测器的损伤

根据红外探测器的结构特点和传热学理论,研究激光干扰机的激光器对探测器的损伤效果。以InSb探测器为例,设定入射激光从顶层辐照,结合各层之间热传导效应建立分层热模型。考虑激光在空间上的分布为高斯分布,给定初值和边界条件,利用Matlab偏微分工具箱进行建模仿真。重点研究了辐照距离、辐照时间和激光器功率等因素对探测器损伤效果的影响,给出了相应的仿真结果。当连续激光功率为50 W、距离为200 m、辐照时间为3 s时,对探测器的损伤效果主要是软损伤,受激光功率密度所限,未能造成永久性破坏。     

Traveling wave semiconductor laser amplifier detectors

Near-traveling-wave semiconductor laser amplifiers for amplification and detection of optical signals are discussed. Measurements of gain, responsivity, and bandwidth are presented and compared with theory. The system performance of the laser amplifier detector is evaluated by a digital transmission experiment. The importance of using low-reflectivity amplifiers with high-responsivity and weakly wavelength-dependent devices is revealed by computer simulations. The various noise contributions of the laser amplifier detector are analyzed. Expected sensitivity values are given, and it is shown that there exists an optimum amplifier gain with respect to sensitivity     

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.     

扫描型星载光电探测器激光干扰建模与仿真

激光干扰是目前对抗光电探测器的重要手段之一。从激光对光电探测器的干扰机理出发,研究了激光远场光斑大小,探测器表面激光覆盖面积,改进了扫描型星载光电探测器激光入瞳模型。为辐照到探测器光敏面的激光功率密度建立了模型,并以1.06μm激光辐照HgCdTe红外探测器为例,通过仿真计算,证明了星载低功率激光器对星载光电探测器干扰的可行性。     

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.     

大功率激光对CCD探测器损伤研究

针对大功率激光辐照可见光成像探测器损伤机理,开展了1080nm波段大功率连续激光对CCD探测器损伤模型仿真与实验研究。首先,基于CCD典型结构及各层材料特性,建立了连续激光对CCD探测器热效应损伤模型,仿真模拟了CCD各层瞬态温度场和应力场,分析了连续激光损伤CCD多层结构的时间演化规律;其次,开展了连续激光对CCD探测器损伤实验,获取了CCD损伤阈值,并利用金相显微镜、扫描电镜对CCD探测器各层熔融情况进行了分析;最后,对模型仿真与损伤实验结果进行了对比,并分析了损伤阈值存在差异的原因。结果表明,1080nm连续激光辐照可见光CCD探测器400ms时的仿真损伤阈值为145×106W/cm2,实验损伤阈值213×106W/cm2,误差约为319。仿真与实验结果对探究大功率激光辐照CCD探测器损伤机理、评估干扰效果具有一定的参考意义。