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飞秒激光对光伏型256×1线阵碲镉汞探测器的辐照效应研究

作　者: 刘璞
导　师: 李文煜
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 光学工程
关键词: 辐照效应 HgCdTe探测器 飞秒激光 饱和阈值
分类号: TN249
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


HgCdTe探测器在民用和军事领域都有着广泛的用途。飞秒激光具有峰值功率高、作用时间短等特点,其损伤机理和损伤效应与连续激光存在不同,对比研究飞秒激光与连续激光对HgCdTe探测器的辐照效应具有重要的意义。本文从探索飞秒激光与连续激光对HgCdTe探测器辐照效应的异同出发,对PV型256×1线阵HgCdTe探测器进行了激光辐照实验研究,主要工作如下:1、实验研究了1319nm连续激光对探测器的辐照效应,观察了探测器饱和现象、饱和凹陷现象、饱和凹陷回升现象;测量了探测器单元饱和阈值为6.4×10-3W/cm2~7.3×10-3 /cm2,饱和凹陷阈值为0.63W/cm2;饱和凹陷回升阈值为21.9W/cm2~42.3W/cm2;实验结果表明:在功率密度范围1.2×10-2W/cm2~0.40W/cm2内,探测器饱和单元数与激光功率密度近似成线性关系,平均功率密度低于845W/cm2的1319nm连续激光未使探测器受到永久性损伤或暂时性损伤。2、实验研究了1030nm和800nm飞秒激光对探测器的辐照效应,测量了探测单元的饱和阈值范围为6.5×10-4J/cm2~9.3×10-4J/cm2(1030nm),8.9×10-5J/cm2~ 5.8×10-4J/cm2(800nm),暂时损伤阈值为1.12×10-2J/cm(2800nm)、永久损伤阈值为0.19J/cm(2800nm),结果表明:飞秒激光单脉冲能量密度是致使探测器达到饱和、受到暂时损伤和永久损伤的主要因素;发现并观察了飞秒激光辐照下探测器的平区现象、平区周期现象、信号残留现象,实验测得平区阈值范围为6.5×10-4J/cm2~9.3×10-4J/cm2(1030nm),5.4×10-4J/cm2~ 5.8×10-4J/cm2(800nm),平区周期阈值范围为2.3×10-4J/cm2~2.4×10-4J/cm2(800nm),信号残留阈值范围为5.5×10-4J/cm2~7.4×10-4J/cm2(800nm);发现并观察了探测器受损单元超常响应现象和抑制现象。3、对比了飞秒激光与连续激光辐照探测器的各种损伤效应的异同,发现飞秒激光在对探测器造成损伤方面具有优势:连续激光未对探测器造成损伤,而相同功率的飞秒激光对探测器能造成永久损伤。初步得出了飞秒激光的损伤效能优于同等功率密度下的连续激光的结论。

全文目录


摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章 绪论  11-13
第二章 实验相关理论  13-18
  2.1 碲镉汞探测器简介  13-16
    2.1.1 碲镉汞材料介绍  13-14
    2.1.2 光伏型碲镉汞探测器的开路电压  14-16
  2.2 飞秒激光特性介绍  16-18
第三章 连续激光辐照光伏型线阵碲镉汞探测器的实验研究  18-29
  3.1 实验器件介绍  18-21
    3.1.1 PV 型256×1 线阵HgCdTe 探测器  18-20
    3.1.2 探测器正常工作下的基底信号和饱和信号  20-21
  3.2 1319nm 连续激光辐照光伏型线阵HgCdTe 探测器实验  21-27
    3.2.1 实验系统介绍  21
    3.2.2 典型实验现象  21-22
    3.2.3 数据处理与分析  22-27
  3.3 本章小结  27-29
第四章 飞秒激光辐照光伏型线阵碲镉汞探测器的实验研究  29-46
  4.1 飞秒激光器及实验系统  29-30
    4.1.1 飞秒激光器介绍  29-30
    4.1.2 实验系统介绍  30
  4.2 1030nm 重频1kHz 飞秒激光辐照光伏型线阵HgCdTe 探测器实验  30-33
    4.2.1 典型实验现象  30-32
    4.2.2 实验数据处理  32-33
  4.3 低重频800nm 飞秒激光辐照光伏型线阵HgCdTe 探测器实验  33-37
    4.3.1 重频1Hz 实验  33-34
    4.3.2 重频10Hz 实验  34-35
    4.3.3 重频100Hz 实验  35-36
    4.3.4 数据处理与分析  36-37
  4.4 800nm 重频1kHz 飞秒激光辐照光伏型线阵HgCdTe 探测器实验  37-44
    4.4.1 典型实验现象  37-38
    4.4.2 数据处理与分析  38-43
    4.4.3 受损单元超常响应现象  43-44
    4.4.4 受损单元抑制现象  44
  4.5 本章小结  44-46
第五章 飞秒激光与连续激光辐照效应对比  46-53
  5.1 飞秒激光辐照PV 型线阵HgCdTe 探测器实验现象小结  46-50
    5.1.1 平区现象  46-47
    5.1.2 平区周期现象  47-48
    5.1.3 信号残留现象  48-49
    5.1.4 受损单元的超常响应现象和抑制现象  49-50
  5.2 飞秒激光与1319nm 连续激光实验数据对比  50-53
    5.2.1 信号输出比较  50
    5.2.2 饱和比较  50-51
    5.2.3 饱和凹陷比较  51-52
    5.2.4 损伤比较  52-53
总结  53-55
致谢  55-56
参考文献  56-58
作者在学期间取得的学术成果  58

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 激光技术、微波激射技术 > 激光的应用
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