ns激光辐照硅光电探测器的损伤阈值

以He-Ne激光作为参考光,采用反射光能量法,测量了ns激光辐照硅光电探测器的损伤阈值,并测量了不同功率密度的强激光辐照下探测器对参考光的反射率.实验结果表明,ns激光辐照硅光电探测器的损伤阈值为4.1×106W/cm2,在探测器被强激光损伤的初期阶段,探测器对参考光的反射率下降很快,继续增加入射激光的能量,探测器对参考光的反射率下降趋于平缓.     

双光束组合激光辐照光导型CdS光电探测器的实验研究

为研究波段内和波段外组合激光对光导型光电探测器的辐照效应,实验采用532nm(波段内)和1319nm(波段外)双光束组合连续激光辐照光导型CdS光电探测器,分别改变两束激光的辐照功率,得到探测器的电压响应曲线。实验结果表明,光电探测器对波段内和波段外激光都有响应,但在激光开始和停止辐照瞬间探测器对两束激光的响应电压刚好相反。探测器对波段外激光的电压响应随线性工作区间内的波段内激光功率升高而增大;随着波段内激光趋于饱和,对波段外激光的响应电压近似指数级下降。分析认为,光电探测器对波段外激光的响应为光激发热载流子效应,是由自由载流子吸收激光能量产生带内跃迁引起的;波段内激光辐照影响探测器对波段外激光的吸收系数。     

连续波氧碘激光对光伏型锑化铟探测器的破坏阈值

 通过测量光伏型锑化铟探测器在不同功率密度的连续波氧碘激光辐照下性能的变化,得到其破坏阈值范围为26(089s)～113(14s)W/cm²。 理论上用一维热模型计算了探测器在激光辐照过程中温升和输出信号的变化过程,对实验结果进行了分析。     

激光辐照PC型HgCdTe探测器的实验研究

 分别用连续波1.319μm激光和10.6μm激光辐照PC型HgCdTe红外探测器时，得到了不同辐照光功率密度下，探测器输出的一系列实验结果。给出了在波长为1.319μm的波段内激光辐照下PC型HgCdTe探测器的饱和阈值；用波长为10.6μm的波段外CO₂激光辐照探测器时，发现了一些与波段内激光辐照探测器时大不相同的实验现象；对实验结果进行了分析。简要总结了PC型HgCdTe探测器对于波段内和波段外激光辐照的响应机制。     

光伏半导体器件对能量小于禁带宽度光子的响应机理研究

利用光子能量为0.12 eV的10.6 μm连续激光分别辐照了禁带宽度为0.91和0.33 eV的光伏碲镉汞探测器. 实验表明,激光辐照下禁带宽度为0.91 eV的探测器输出正电压,而禁带宽度为0.33 eV的探测器对激光的响应方向却与之相反. 为了研究此现象,利用功率密度一定的10.6 μm激光辐照不同开路电压状态下禁带宽度为0.91 eV的探测器,实验结果证实初始开路电压是产生输出电压反向现象的原因. 对这一机理进一步分析发现,光伏探测器在光子能量小于禁带宽度的激光辐照下,其开路电压是热激发载流子导致的热生电动势和自由载流子吸收导致的晶格热效应共同决定的. 关键词： 能量小于禁带宽度的光子 光伏碲镉汞探测器 热生电动势 晶格热效应     

1.319 μm连续波激光辐照PV型HgCdTe探测器的实验研究

用连续波1．319μm激光辐照PV型HgCdTe红外探测器，得到了不同辐照功率密度下，探测器的响应输出随激光功率密度变化的一系列实验结果，观察到了器件对光的线性、饱和响应以外的一些新现象，如混沌、零压输出，并对实验结果作了初步的解释。     

激光辐照下PV型HgCdTe探测器反常响应机理

 利用PV型探测器开路电压的表达式，并考虑探测器的温度变化建立模型，对激光辐照下PV型HgCdTe探测器开路电压的变化进行了理论计算。当激光较弱时，计算结果与实验结果符合得很好。当激光较强时，对于辐照过程当中探测器输出变化的一般性趋势以及激光完全停照后的热弛豫过程，该模型也能给出较好的解释；但对于激光开始辐照时输出下跳和激光停止辐照时输出上跳的反常现象，该模型不能给出合理的解释。分析认为，该模型较好地描述了晶格温升对探测器输出的影响，但是它没有考虑热载流子效应；当激光较强时，热载流子效应不可忽略，特别是激光开始辐照和激光停止辐照时，载流子与晶格的温度差有比较明显的快速变化，从而导致了探测器的反常响应。     

波段外激光辐照光导型InSb探测器的一种新现象

利用不同功率密度的10.6 μm(光子能量为0.12 eV)连续激光辐照了禁带宽度为0.228 eV的光导型锑化铟探测器, 得到了与以往报道不同的实验现象. 当10.6 μm波段外激光辐照光导型探测器时, 探测器吸收激光能量后温度升高. 在探测器的温升过程中, 存在一个转变温度T₀. 当探测器的温度T<T₀时, 载流子浓度基本不变, 迁移率随温度的升高呈T^-2.35趋势下降, 引起探测器的电导率减小, 电阻增大, 响应输出电压升高; 当T>T₀时, 热激发载流子浓度随温度的升高呈指数增长, 电阻急剧下降, 超过了载流子迁移率降低对电阻的影响, 响应输出急剧下降. 光电导探测器在较高功率密度波段外激光辐照下的响应特性是载流子的浓度和迁移率在温度影响下相互作用的结果. 这对进一步完善半导体内载流子输运模型提供了实验依据.     

半导体激光无线传能中光伏电池转换效率

为选择合适的激光参量与光伏电池参量，以提高激光无线能量传输(LWPT)系统的能量转换效率，通过实验研究了LWPT系统中能量接收单元，也即光伏电池在半导体激光照射下的输出特性。通过波长为808 nm和915 nm的激光辐照GaAs和Si光伏电池，研究了不同激光功率密度、光伏电池温度、电池类型以及激光入射角度对光伏电池输出特性与能量转换效率的影响。实验中，在波长为808 nm的激光功率密度从0.06 W/cm2上升至0.37 W/cm2的过程中，Si电池的最大输出功率从0.12 W上升至0.32 W，能量转换效率从50.9%下降至21.2%；GaAs电池的最大输出功率从0.40 W上升到1.07 W，能量转换效率从57.9%下降至23.8%。随着激光功率密度的增加，光伏电池的输出功率先增加而后趋于饱和，但是高功率密度激光引起的电池温升会导致其光电转换效率的下降，所以激光功率密度的选择与光伏电池温度的控制是提高LWPT系统能量转换效率的关键因素。     

强激光辐照下光电探测器响应性能的研究

 响应度R是反映探测器性能的一项重要指标,当探测器被强激光损伤后,光电探测器的响应度将发生改变。设计了一套实时测量探测器响应度的装置,用能量逐渐增加的Nd∶YAG激光辐照PIN光电探测器,获得了探测器响应度与入射强激光功率密度的变化关系。从实验数据可知,探测器被功率密度低于7.6×105W/cm2的激光辐照后不会发生损伤,探测器对532nm参考光的响应度不变;当激光的功率密度超过1.27×106W/cm2时,激光辐照后,探测器对532nm参考光的响应度开始下降,当探测器被功率密度为6.01×106W/cm2的激光辐照后,响应度迅速下降,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。     

波段外激光辐照PC型探测器的反常响应机制

 提出了PC型半导体探测器对波段外激光辐照的热电子光电导响应机制。响应波段外激光辐照PC型半导体探测器时，探测器有响应且输出电压信号迅速增大，与波段内激光辐照时的响应规律截然不同，这是由光激发能带内热电子而引起的光电导现象。当较强功率的激光辐照时还应考虑热效应。依据该机制进行了模拟计算，计算结果表明当PC型HgCdTe探测器被波段外激光辐照时，热电子的产生使得电导率减小，进而导致探测器的电阻增大。     

Plasma model of carrier transportation in photoelectric semiconductor detectors

A new model, called the plasma model, describing carrier transportation in photoelectric semiconductor detectors is proposed. Semiconductor material under laser irradiation is regarded as a plasma of low temperature with high carrier density, and it is considered that the carrier temperature is different from the lattice temperature when the irradiating laser power is high but lower than the damage threshold of the detectors. Equations for the carrier density, velocity and temperature are established. According to the model, numerical simulations of a photoconductive semiconductor detector were carried out by programming. The instantaneous change behaviors of the photoconductive detector are obtained. The results of the numerical calculation match well with the experimental results. PACS 42.65.Sf; 85.60.Gz     

PV型HgCdTe光电探测器中的混沌及其诊断

 对激光辐照半导体光电探测器的实验研究，发现当一束不太强的稳定连续波激光照射在PV型HgCdTe光电探测器上时，可以引起探测器出现混沌行为。利用光电探测器的光电压信号随时间变化的实验数据，通过求功率谱、计算Lyapunov指数对混沌进行了诊断。     

激光辐照光伏型光电探测器热效应的有限元分析

建立了高斯激光辐照光伏(PV)型光电探测器温升的三维物理模型，采用有限元分析方法计算了探测器的三维温度场分布，探讨了辐照时间、胶层厚度和胶层热导率对熔融损伤阈值及热恢复时间的影响。研究结果表明：InSb PV型探测器受到强激光连续辐照时会发生熔融损伤破坏，且最早发生于迎光面的光斑中心；激光的功率越高，造成损伤破坏所需要的时间越短；热导率越大，越薄的胶层对应的损伤阈值越大，但胶层厚度和热导率对熔融损伤阈值的影响在大功率激光辐照时才较明显。为了提高PV型探测器抗激光辐照能力，应选用热导率大且尽可能薄的胶层。采用该模型计算得到10W功率激光辐照下的熔融时间为3.26s,与实验得到的3s基本吻合。     

波段外10.6μm激光辐照中红外PV型HgCdTe光电探测器机理分析

用波长为10.6μm的波段外连续波激光辐照PV型HgCdTe中红外光电探测器,得到了不同辐照功率密度下探测器的响应输出随激光功率密度变化的一系列实验结果。观察到探测器对波段外激光的电压响应方向与波段内激光的电压响应方向相同,随波段外激光功率密度升高,探测器的电压响应值先增大后减小。分析认为:该现象是由于探测器材料的弱吸收和基底材料的强吸收在不同时刻产生的不同的温度梯度,与材料的整体温升共同作用的结果。该温度梯度在探测器内产生温差电动势,而热激发的电子空穴对在温度梯度的作用下定向运动被结电场分离,产生热生电动势,热生电动势是波段外激光辐照下PV型探测器中电动势产生的主要机制。     

?500 mm阵列透镜波前采样器的研制

设计加工了一个由484块单透镜组成的大口径阵列透镜，并设计了一套光束波前采样及测量实验系统。在实验过程中，合理匹配了阵列透镜波前采样器、CCD、成像屏和图像采集处理各系统参数，并讨论了该系统的动态范围和采样精度。利用平行光标定了该系统，且测量了大口径波前的像差，测量值与理论值相吻合。实验证明了阵列透镜波前采样器用于波前采样的技术可行性。     

TEA-CO2激光辐照HgCdTe图像传感器的实验研究

利用TEA-CO₂激光对碲铬汞(HgCdTe)图像传感器的干扰和损伤现象进行了实验研究,分析了干扰和损伤机理。探测器上激光能量密度小于255 mJ/cm2时,饱和像素仅出现在光斑区域,激光能量密度为425.8 mJ/cm2时,像素被损伤,观察到了弥散斑和暗环等现象。建立了探测器的激光辐照模型,计算了探测器的温升,讨论了温升与载流子浓度、迁移率的关系。分析认为,弥散斑的出现是探测器升温产生的热激发载流子浓度扩散所致,暗环的出现是迁移率与载流子浓度扩散共同作用的结果,像素的损伤则是因为温升导致汞的析出。     

Chaos in photovoltaic HgCdTe detectors under laser irradiation

Chaos in photovoltaic HgCdTe detectors irradiated by a low-power stable continuous-wave laser is found in our experiment. The detectors give a chaotic output in the laser irradiation power density range a little higher than their saturation threshold. Chaos is diagnosed by calculating the power spectrum and the Lyapunov exponent with experimental data of the detectors’ output signals vs. time. We conclude with a qualitative discussion of the possible causes of the observed chaotic behavior. Received: 3 April 2002 / Revised version: 8 July 2002 / Published online: 25 October 2002 RID="*" ID="*"Corresponding author. (Fax: +86-0731/4514127, E-mail: maliqin01@263.net)