激光对红外系统的失效机理和破坏效应研究

 根据红外光学系统的会聚特性，用光学增益方法分析了红外系统中各元件对应的光强分布，确定了位于焦面附近光学元件是激光破坏的易损部件，并提出了强激光对红外系统元件损伤,造成其探测、制导功能失效的硬破坏机理；由红外滤光片、探测器和信号处理电路与入射激光波长的光谱响应分析，提出了弱激光对红外系统干扰，导致其探测、制导功能在激光辐照一段时间内失效的软破坏机理；开展了激光辐照红外系统的失效验证实验，较好地解释了其失效的机理和效应。     

激光对光电探测器的破坏机理研究综述

 跟踪调研国内外关于激光辐照光电探测器及其光电材料所导致的各种软硬破坏效应的研究资料, 系统收集各种形态破坏阈值和电学性能破坏阈值,并对其进行对比分析。同时,对激光辐照光电探测器的各种破坏机理及其理论计算模型进行分析讨论。     

激光对光电探测器的破坏机理研究综述

跟踪调研国内外关于激光辐照光电探测器及其光电材料所导致的各种软硬破坏效应的研究资料, 系统收集各种形态破坏阈值和电学性能破坏阈值,并对其进行对比分析。同时,对激光辐照光电探测器的各种破坏机理及其理论计算模型进行分析讨论。     

激光对电荷耦合器件硬破坏机理研究

就激光对组成ＭＯＳ结构电荷耦合器件材料和整个器件的产生硬破坏的过程进行了理论和实验研究。提出激光的热作用和等离子体冲击波的机械作用是导致电荷耦合器件结构被破坏的主要原因。得到了ＹＡＧ激光致使组成电荷耦合器件的半导体材料的光学击穿阈值、视见损伤阈值、热熔融阈值和致使整个器件失效的激光功率阈值等有关结果。 关键词：     

脉冲激光对CCD成像器件的破坏机理研究

针对脉冲激光辐照CCD造成其输出图像出现不可恢复的白色亮线和全场黑屏的破坏现象,通过测量驱动电极与衬底之间的阻值,观察光斑区域不同分层的破坏形貌和检测输出波形等方法,研究了CCD的破坏机理.研究表明:高能量的脉冲激光造成了CCD各分层不同程度的熔融烧蚀,使暗电流和漏电流大幅增加,导致了CCD的破坏.     

多脉冲激光对胶合透镜热破坏效应研究

具有一定强度的激光辐照胶合透镜时可造成透镜的破坏.建立了多脉冲激光与材料相互作用的一维非稳态温度场模型，计算了瞬态温度场分布，并对胶合透镜前表面的熔融和胶合材料的软化进行了数值模拟研究.利用频率为10Hz，脉冲宽度为200ns，峰值功率为20MW的CO₂激光对胶合透镜进行辐照实验研究.实验表明，当激光辐照时间为12s时，胶合透镜前表面发生熔融破坏；当照射时间为30s时，胶合材料发生软化并出现彩色斑纹，透镜完全破坏，理论分析与实验结果相符. 关键词： 胶合透镜 激光辐照 激光破坏     

强激光对铜反射镜的热破坏效应

本文给出了一个激光对光学材料表面热破坏效应的简化物理模型及数值研究结果。所得到的铜反射镜热破坏阈值与激光脉宽的关系与实验和理论符合很好。提出了反射镜后表面外冷却临界厚度的概念,并得到一个关于多脉冲积累效应的幂定标关系。     

激光辐射CCD的破坏机理分析

 研究了国内外关于激光辐照CCD及其相似材料结构导致的各种效应, 特别是软硬破坏效应, 给出了各种破坏的阈值及实验方式; 对各种破坏机理及理论模型进行了对比分析。     

激光辐射CCD的破坏机理分析

研究了国内外关于激光辐照CCD及其相似材料结构导致的各种效应, 特别是软硬破坏效应, 给出了各种破坏的阈值及实验方式; 对各种破坏机理及理论模型进行了对比分析。     

IR diode laser spectroscopy in molecular beams

A molecular beam spectrometer for recording cold-jet spectra is described. Modulation of the molecular beam is provided by a mechanical chopper. Some results on CO, C₃H₆ and CF₃Cl are presented.     

高重复频率飞秒激光对面阵CCD的干扰和破坏

 采用800 nm,100 fs的超短脉冲激光器对硅面阵CCD进行辐照实验,观测到饱和、串扰以及永久性损伤等多种可能造成成像器件失效的现象,特别是在激光能量较高时,发现CCD在成像时出现了黑白屏的现象。在飞秒激光器以1,10和1 000 Hz工作的条件下,分别测量了硅面阵CCD的饱和阈值、串扰阈值和破坏阈值。对破坏后的CCD器件进行了显微分析。在1 kHz工作的条件下进行了视场外干扰实验,观察到串扰和全屏饱和的现象。     

连续激光与单脉冲纳秒激光对CMOS的损伤效应

针对前照式有源型可见光互补金属氧化物半导体(CMOS)器件,开展了1080nm连续激光与1064nm单脉冲ns激光损伤效应的对比研究,观察到了CMOS出现点损伤、半边黑线损伤与十字交叉黑线损伤三个典型的硬损伤阶段,并分析了损伤机理。在连续激光辐照下,损伤效应主要是热效应的影响。当辐照时间小于稳态时间时,辐照时间越长,损伤阈值越低,当辐照时间大于稳态时间时,损伤阈值趋于稳定值。对损伤后的CMOS器件的微观结构进行了显微观察,结合CMOS电路结构深入分析了各种典型实验现象的损伤机理,半边黑线损伤与十字交叉黑线损伤主要是不同层金属线路熔断导致信号断路。在单脉冲ns激光作用下,CMOS像元表面的硬损伤主要是激光加热作用和等离子体冲击波作用引起的。     

?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。     

fs激光在靶背表面产生的质子束成丝

 介绍了利用3TW/60fs钛宝石超短超强激光与20μm铜薄膜靶相互作用的实验。实验观测到质子束的角分布随激光功率密度有所变化。在较高的功率密度（～1×10¹⁸ W/cm²）时,观测到环状的质子束分布,发散角较大。在较低的激光功率密度（～2×10¹⁷ W/cm²）时,质子束发散角减小,质子束出现成丝现象。质子束的角分布实际上反映了从靶前输运到靶背的超热电子电流横向分布。在输运过程中,由于Weibel不稳定性会使超热电子电流出现空心化并最后破裂成丝。     

fs激光在靶背表面产生的质子束成丝

介绍了利用3TW/60fs钛宝石超短超强激光与20μm铜薄膜靶相互作用的实验。实验观测到质子束的角分布随激光功率密度有所变化。在较高的功率密度（～1×1018 W/cm2）时,观测到环状的质子束分布,发散角较大。在较低的激光功率密度（～2×1017 W/cm2）时,质子束发散角减小,质子束出现成丝现象。质子束的角分布实际上反映了从靶前输运到靶背的超热电子电流横向分布。在输运过程中,由于Weibel不稳定性会使超热电子电流出现空心化并最后破裂成丝。     

准分子激光辐照K9玻璃的热力效应分析

基于传热学理论, 利用有限元法对KrF准分子激光辐照K9玻璃样品中的热力效应进行了数值分析, 并比较了脉冲数目和重频对损伤效果的影响。研究表明, 较低的准分子激光能量就能够使K9玻璃在表面和体内产生热应力损伤, 热应力损伤在光斑区域内主要由压缩热应力控制, 在光斑边缘和材料内部则主要由拉伸热应力控制。在激光脉冲结束时刻, 产生的温度和热应力最大, 且热应力以热冲击波的形式在材料内传播, 随时间变化而来回振荡, 逐渐减弱。这种热应力的反复冲击会对材料产生持续的损伤增长效应, 增加了材料的损伤时间, 并使材料更容易断裂。脉冲数目和重复频率对损伤效果有着较大影响, 在高重复频率下, 损伤累积效应明显。     

激光辐照下转动柱壳平均温度与破坏时间的工程估算

 推导了激光辐照下转动壳体平均温度沿壳体母线方向分布的解析公式。由于对高斯功率密度分布光束无法得到工程上实用的结果,对公式进行了解析拟合,仅由一个具有实际物理意义的拟合系数——分布因子确定了解析拟合公式的形式,明确了温度估算公式中各项的物理意义。解析拟合公式计算结果与数值模拟结果较为一致。作为温升估算方法的一个应用实例,推导了转动充压柱壳在激光辐照下破坏时间的解析公式,与数值计算结果吻合得较好。     

重频激光作用下碳纤维/环氧树脂复合材料热损伤规律

运用热化学分析、扫描电子显微技术等手段,分析了碳纤维增强环氧树脂基复合材料在ms量级重频激光辐照下的损伤形式,研究了峰值功率密度、辐照时间、重复频率和脉冲宽度等对复合材料烧蚀规律的影响。研究结果表明：在激光辐照过程中,复合材料树脂基体在300 ℃开始裂解;由于裂解气体的保护作用,碳纤维不发生氧化,而是在汽化点（3 300 ℃）汽化烧蚀;复合材料热烧蚀率随峰值功率密度和重复频率提高而增大,随辐照时间增加而减小,最终均趋于定值;增加脉冲宽度可以提高辐照区峰值温度,降低碳纤维损伤的功率密度阈值。