InSb材料的激光吸收机制和熔融破坏阈值的研究

本文数值研究了波长为0.69μm和10.6μm的脉冲激光对InSb材料的熔融阈值,考虑了不同的激光吸收机制以及材料的光学热学特性对温度的依赖性,给出了熔融阈值和脉冲宽度的定标关系,并与实验结果作了对比。     

轴压柱壳在连续波激光辐照下的屈曲破坏

介绍轴向预压柱壳侧表面在连续被ＣＯ＿２激光辐照下的屈曲破坏实验。结果表明，辐照面的材料热软化将诱发预压柱壳的屈曲破坏，并且柱壳预压的屈曲；临界载荷将随激光入射能量的增高而降低，考虑到持续轴压载荷和柱壳的后屈曲特性，可能引起柱壳屈曲的灾难性塌陷破坏。     

激光辐照InSb晶体表面产生的龟裂

用一定宽度和一定能量密度的脉冲激光辐照InSb晶体时,该晶体表面产生了有规律的龟裂现象。从InSb晶体的晶格结构出发,分析了产生龟裂的机制。     

激光辐照InSb晶体表面产生的龟裂

 用一定宽度和一定能量密度的脉冲激光辐照InSb晶体时,该晶体表面产生了有规律的龟裂现象。从InSb晶体的晶格结构出发,分析了产生龟裂的机制。     

脉冲激光辐照下半导体材料表面的温度特性

本文分析了在纳秒与皮秒级脉冲激光辐照下的半导体材料表面温度上升的机理。研究了通过测量材料表面蒸发原子的飞行时间来确定热表面点阵温度的原理和试验方法,它对于研究激光束与半导体材料相互作用的机理是至关重要的。     

准分子激光辐照HgCdTe半导体材料的损伤机理研究

利用光学显微镜和扫描电子显微镜对248 nm准分子脉冲强激光辐照的HgCdTe晶片表面进行了观察,观察到一些与红外波段内激光辐照HgCdTe晶片时大不相同的实验现象.研究表明,红外波段内1 064nm激光辐照HgCdTe半导体材料的损伤机制主要为光热作用,而紫外波段248 nm准分子激光对HgCdTe材料的损伤机制既包含光化学作用也包含光热作用.分析了准分子激光对晶体的机械破坏现象,同时对HgCdTe材料在激光辐照区的条纹产生机理进行了探讨,发现激光驱动声波理论模型比光学模型和热导波模型能更好地解释HgCdTe晶体表面的条纹现象.     

半导体材料的激光辐照效应计算和损伤阈值分析

在激光对抗中,探测器容易受到激光损伤,为此研究了连续强激光对半导体材料的损伤机理,建立了氧碘化学激光器辐照InSb圆板型靶材的二维物理模型。在圆柱坐标系中利用积分变换法,求解热传导和热弹性力学方程组。得到由激光辐照引起的温度场和热应力场的瞬态分布。经过严格的理论分析,计算出InSb材料的激光破坏阈值,讨论了,不同的辐照时间和光斑半径对破坏阈值的影响。研究发现其破坏形态为熔融破坏,一般不会出现解理或炸裂现象,这一结果与相关实验报道一致。最后分析了与温度有关的非线性参量对损伤阈值的影响。     

光学材料连续波激光热—力破坏效应

着重研究连续波激光对光学窗口材料的热－力破坏，由于激光对光学材料的不均匀加热，造成材料内部产生热应力，而加热的进一步发展，可诱发材料宏观破坏，热－力破坏与激光辐照功率和材料本身热性质有关。文中还研究了玻璃钢化对材料抗激光损伤的影响。     

激光辐照InSb(PV)型探测器的热损伤

 在建立高斯型连续激光辐照InSb(PV)型探测器物理模型的基础上,采用近似解析解的形式计算了圆柱形InSb靶板的2维温度场。通过数值分析得出了在激光辐照时,InSb(PV)型探测器的温升与时间的关系,并计算出相应的损伤阈值。研究表明：在强激光连续辐照下,半导体材料InSb会发生熔融损伤,且最早发生于迎光面的光斑中心,激光的功率密度越高,造成破坏所需要的时间越短;对于一定厚度胶层的InSb(PV)型探测器,只有强度大于一定阈值的连续激光辐照才可能发生熔融损伤,越薄的胶层对应的损伤阈值越大。为了增加InSb(PV)型探测器抗激光辐照能力,应该减小胶层厚度。采用该理论计算得到不同功率下的InSb熔融时间为1.57 s和4.54 s,与实验得到的2 s和 4~5 s基本吻合。     

连续波激光辐照PV型HgCdTe探测器的新效应

用连续波DF激光辐照PV型HgCdTe红外探测器,得到不同辐照功率密度下,探测器响应输出的一系列实验结果,观察到器件饱和以外的如探测器混沌、探测器单极化等一些新现象,这些结果与理论预期有着较大差别。给出了实验结果的初步解释,该实验结果为今后更好地研究PV型HgCdTe探测器提供了新的线索。     

激光辐照InSb（PV）型探测器的温升计算

用一维热传导模型计算得出了激光辐照下InSb(PV)型探测器p-n结处的温升变化。计算和讨论了胶层的热传导率、厚度对激光破坏阈值及热恢复时间的影响。指出选用大热导率的胶并使胶层尽可能薄是提高探测器抗激光性能的有效方法。     

连续波激光辐照PV型HgCdTe探测器的新效应

 用连续波DF激光辐照PV型HgCdTe红外探测器，得到不同辐照功率密度下，探测器响应输出的一系列实验结果，观察到器件饱和以外的如探测器混沌、探测器单极化等一些新现象，这些结果与理论预期有着较大差别。给出了实验结果的初步解释，该实验结果为今后更好地研究PV型HgCdTe探测器提供了新的线索。     

激光辐照InSb(PV)型探测器的热损伤

在建立高斯型连续激光辐照InSb(PV)型探测器物理模型的基础上,采用近似解析解的形式计算了圆柱形InSb靶板的2维温度场。通过数值分析得出了在激光辐照时,InSb(PV)型探测器的温升与时间的关系,并计算出相应的损伤阈值。研究表明：在强激光连续辐照下,半导体材料InSb会发生熔融损伤,且最早发生于迎光面的光斑中心,激光的功率密度越高,造成破坏所需要的时间越短;对于一定厚度胶层的InSb(PV)型探测器,只有强度大于一定阈值的连续激光辐照才可能发生熔融损伤,越薄的胶层对应的损伤阈值越大。为了增加InSb(PV)型探测器抗激光辐照能力,应该减小胶层厚度。采用该理论计算得到不同功率下的InSb熔融时间为1.57 s和4.54 s,与实验得到的2 s和 4~5 s基本吻合。     

半导体量子阱材料的自由电子激光辐照效应及OTCS测试研究

利用低温光荧光谱(PL)和光瞬态电流谱(OTCS)研究了自由电子激光辐照对GaAs/AlGaAs多量子阱材料的光学性质以及缺陷能级的影响。用波长为8.92μm,光功率密度相应于电场强度为20kV/cm的自由电子激光辐照多量子阱60min,分析PL谱发现量子阱特征峰(797nm)经过辐照后峰值发生红移至812nm,波形展宽,峰高降低。分析OTCS谱发现自由电子激光辐照引入了新的缺陷能级,量子阱结构发生变化, 对此结果进行了讨论,并与电子辐照的情况做了比较。     

半导体量子阱材料的自由电子激光辐照效应及OTCS测试研究

利用低温光荧光谱(PL)和光瞬态电流谱(OTCS)研究了自由电子激光辐照对GaAs/AlGaAs多量子阱材料的光学性质以及缺陷能级的影响。用波长为8.92μm,光功率密度相应于电场强度为20kV/cm的自由电子激光辐照多量子阱60min,分析PL谱发现量子阱特征峰(797nm)经过辐照后峰值发生红移至812nm,波形展宽,峰高降低。分析OTCS谱发现自由电子激光辐照引入了新的缺陷能级,量子阱结构发生变化, 对此结果进行了讨论,并与电子辐照的情况做了比较。     

连续波激光辐照下金属材料的二维非线性温度场研究

 建立了连续波激光作用下金属材料动态温升的物理模型和有限元计算模型。并分别计算了在平均功率密度1 kW/cm²、光斑直径28 mm的连续波激光辐照下，30CrMnSiA钢及LD10-CS铝合金前、后表面及内部温度分布。得到了给定条件下，材料动态升温过程，靶前表面达到熔点的时刻，以及不同时刻靶前、后表面的温度场分布。并比较了两种材料不同的温度响应特性和不同反射率对温升的影响。     

长脉冲激光辐照铝靶的一维热熔融

给出长脉冲1.06μm激光对LY12铝板一维热熔融的有效熔融热、激光熔融阈值强度和金相显微分析的结果。得到激光加热与激光热应力联合引起材料破坏的新见解。当入射激光强度I=24～220kW/cm~2时,有效熔融热Q=3.5～57kJ/g,激光熔融阈值强度为10kW/cm~2。     

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.     

激光辐照下InSb探测器（PV型）的瞬变行为

本文给出了InSb探测器(PV型)在激光辐射下开路电压随时间变化的实验曲线,并对此结果作了理论分析,取得了相当好的一致性。     

脉冲激光辐照GaAs材料热效应研究

为了研究脉冲激光辐照GaAs材料的热效应,采用软件COMSOL Multiphysics构建了高斯脉冲激光辐照半导体材料的温升物理模型,分析了1 064nm纳秒级脉冲激光辐照半导体材料GaAs的热效应.通过求解热传导方程计算了不同功率密度激光辐照GaAs材料的径向与纵向温度场分布,讨论了单光子吸收、双光子吸收及自由载流子吸收对辐照材料的温升贡献.计算结果表明:当激光功率密度升至1010 W/cm2,自由载流子对材料的温升贡献已超过单光子吸收对材料温升的贡献而占主导位置;当激光功率密度降至108 W/cm2以下时,两种非线性吸收对材料温升的贡献可以忽略.该结果与相关实验基本相符,表明了构建的物理模型具有科学性.