硅对激光的响应

综述了硅材料在激光辐照下出现的各种效应研究结果。重点探讨了硅对激光的吸收机制，给出了波长、温度、声子能量、激光强度、自由载流子浓度等因素对吸收系数的影响机理。探讨了载流子及能量的输运过程和载流子复合机理，分析了各种复合机制的重要程度，探讨了损伤特性与激光参数的关系。     

飞秒激光作用下硅载流子浓度的超快变化过程数值模拟

根据硅材料的各参数和载流子浓度的速率方程，对超短脉冲激光辐照硅后栽流子浓度随时间的变化过程进行了数值计算。从硅载流子浓度驰豫速率方程出发，在单一载流子温度假设的基础上，推导出简化后的硅载流子浓度驰豫速率方程，并在Matlab平台上用4阶龙格-库塔法对微分方程进行了数值计算。数值计算和实验结果相似性较好。     

1064 nm窄带干涉滤光片激光破坏研究

干涉滤光片由于内部谐振场共振吸收特性,其激光破坏过程有别于全反膜而具有特殊的性质。本文从谐振场及湿度场理论出发,计算得出了ZnS/MgF2为主材料的滤光片的谐振场及温度场分布规律。在此规律指导下,对相同膜系结构的一系列滤光片的激光破坏阈值、吸收及破坏形貌进行了测量与分析,结合实验结果对干涉滤光片独具特色的破坏发展过程作出了描述,并给出了一定的解释。     

硅光电二极管激光损伤阈值随激光脉宽的变化

 对飞秒激光辐照下硅光电二极管损伤阈值进行了实验测量，对从1s到60fs不同脉宽激光辐照下硅光电二极管损伤阈值进行了讨论。实验数据表明，在1s到10ns脉宽范围内损伤所需能量密度近似而非严格地与脉宽的平方根成正比。信号分析表明硅光电二极管的损伤主要由热效应造成，而60fs激光辐照下的损伤阈值为0.1J/cm2，明显偏离普通温度分布预言的趋势。     

CCD在fs激光辐照下的损伤研究

 用脉宽为60 fs、波长为800 nm的 fs激光辐照电荷耦合器件，研究了电荷耦合器件在fs激光作用下的失效问题。实验得到fs激光作用下电荷耦合器件的失效阈值为4.22×10^－3 J/cm²。这比ns激光作用下电荷耦合器件的损伤阈值低2～3个量级。对该器件进行显微观测，在光敏元上没有发现损伤，但在器件的栅极上发现了明显的激光引起的损伤痕迹。     

绝缘衬底上硅表面载流子的超快动力学研究

利用800 nm波长的飞秒抽运探测技术测量r具有不同单晶硅薄膜厚度的绝缘衬底上硅(SOI)皮秒瞬态反射率变化,并通过基于受激载流子密度和温度变化过程建立的反射率模型讨论了SOI表面载流子的超快动力学过程.研究表明,表面复合速度(SRV)是影响载流子动力学响应的主要因素,且薄膜厚度越小表面复合速度就越大,对应的表面态密度可达到1013cm-2 .对于较小的SRV,受激载流子的超快响应决定了瞬念反射率变化;而对于较大的SRV,晶格温升对瞬态反射率变化的贞献变得显著,使得反射率在更短的时间内恢复并超过初始值.     

飞秒激光辐照下硅薄膜的非傅里叶能量输运

当激光能量激励时间与能量载子的特征弛豫时间相当时，能量输运不再是建立在温度梯度基础上的扩散方式，宏观输运模型失去其成立的物理基础，需要用更严格的包含电声子相互作用的非傅里叶输运模型来描述。针对飞秒激光作用下100nm厚度硅薄膜内的微观能量输运过程，从弛豫时间近似下的电子Boltzmann输运方程出发（仅考虑电子间的弹性散射），结合电子和声子的能量守恒方程（包含电子和声子之间的能量耦合项），可以得到双曲双步输运方程：     

CMOS阵列响应过程中的电串扰特性研究

在利用CMOS阵列探测器成像时,探测阵列单元间的串扰将直接影响器件成像质量。为了更好地了解串扰对器件响应过程的影响,针对CMOS图像传感器的电串扰特性进行了分析,建立了电串扰数学分析模型,对电串扰的大小进行了定量计算。具体分析了不同扩散长度、感光面积、耗尽层宽度、像素尺寸和温度对电串扰的影响。分析结果表明,感光面积、耗尽层宽度与像素尺寸对电串扰的影响最大,扩散长度和温度对电串扰的影响相对较小。感光面积由3.8μm2增加到12.8μm2后,归一化的电串扰减小了约13%;像素尺寸由7μm×7μm增加为15μm×15μm时,电串扰增加了约95.4%;温度由100K增加到180K后,电串扰下降了约0.6%。     

Q开关Nd:YAG脉冲激光对红外滤光片的损伤效应

 介绍了由滤光片膜层结构决定的激光在光学薄膜中形成温度场及驻波场特性。用1.06μm调Q Nd:YAG激光器，在激光脉冲宽度10ns和光斑直径0.61μm的条件下，进行了激光辐照红外滤光片的损伤特性实验研究。根据脉冲激光辐照红外滤光片后样品损伤分析，发现滤光片的最初损伤发生在里面的膜层中，从而在实验上验证了计算得到的滤光片膜层中存在其温度场及驻波场的结果。它对提高红外滤光片的抗激光辐照能力研究具有一定的参考价值。     

蒸汽羽等离子体对入射激光吸收的研究

继用高速摄影技术对自由振荡钕玻璃激光与Ly12铝靶相互作用产生的蒸汽羽的传播及其特性进行研究之后,又定量研究了它的吸收屏蔽效应。实验表明,在0.7～1.6×10~7W/cm~2的激光功率密度下,其光学厚度最高可达1.2。蒸汽羽等离子体对入射激光的吸收与辐照靶的功率密度成正比,在距靶面3mm处比9mm处吸收强。实验获得了吸收随序列尖峰脉冲时间的变化曲线。