激光对四象限光电探测器破坏实验研究

激光对四象限光电探测器破坏实验研究牛燕雄汪岳峰刘新张雏（军械工程学院石家庄０５０００３）四象限光电探测器用于导弹等探测系统的二维方向上目标方位定向。激光极易造成光电探测器的干扰和破坏，导致导弹等探测系统的失灵。本文就激光对四象限光电探测器干扰和破坏进...     

光电倍增管在物理实验中的应用研究

光电倍增管（Photo Multiplier Tube）简称PMT,是灵敏度极高,响应速度极快的光探测器,可广泛应用于光子计数、极微弱光探测、光栅光谱仪等仪器设备中。在我们的物理实验中就有如下几个实验应用了光电倍增管：如单色仪测玻璃的透射率、单光子计数、原子光谱和激光喇曼。     

基于高速微弱光电探测相关技术的浅析

高速微弱光电探测技术在激光通信中应用广泛,如何在噪声环境中检测出所需信号是一个难点。首先对光电探测器主要部分(光电二极管与放大器)的参数进行分析,然后分析了光电二极管输出信噪比,得出提高光电探测灵敏度关键在于选择恰当的器件以及设计合理的放大电路。通过搭建具体的实验电路,经过测试,该电路在工作波长为1 550 nm脉冲信号,传输速率为2.5 Gb/s条件下,误码率为10-12时,探测器灵敏度可达到-24.8 dBm,实现了高速微弱信号的探测。     

光幕幕厚与大气对弹丸红外热辐射探测性能影响研究

为改善光电探测靶的探测性能,研究了光电探测器对光幕区中弹丸红外热辐射能的获取,分析了幕厚、弹丸长度、弹丸辐射面积、大气衰减与光幕区弹丸红外热辐射特性的关系。采用将弹体划分为多个小面元的方法,建立了弹丸红外热辐射计算方程。研究了光电探测器的弹体红外热辐射通量计算方法。根据红外热辐射大气衰减理论,分析了不同波长光电探测器获得的弹丸红外热辐射能与大气透过率的关系,并计算了光电探测器在不同幕厚和作用距离下获得的弹丸红外热辐射能。结果表明:当探测距离一定时,弹丸作用于光幕的表面红外热辐射能与光电探测器接收辐射能成正比;当弹体长度与幕厚相等时,光电探测器获得的信号最强;距离越远大气的红外透过率越小,探测灵敏度越低;3~5μm波长光电探测器可获得最佳弹丸红外热辐射能。     

HgCdTe探测器在激光辐照下的温度场模拟

 当强激光辐照光电探测器时,热效应是最主要的破坏机制。探测器表面吸收激光能量导致表面温度升高。温度升高到一定程度,探测器处于非正常工作状态,输出信号失真,不能准确探测信号。而探测器的温度场分布与探测结构和材料的物理性质有很大关系。为研究探测器内部的温度场分布,本文建立了热传导模型,利用Matlab软件数值模拟了激光辐照下探测器内HgCdTe光敏元的温度场分布,并对特定外界环境条件下,激光损伤阈值与胶层的厚度和热导率的关系进行分析,研究结果对探测器激光损伤效应提供有效的理论依据,同时也有助于研究HgCdTe探测器的激光防护性能。     

高响应度的NMOS型栅体互连光电探测器

针对硅基光电探测响应度低的问题,设计了一款与标准CMOS工艺兼容的、可用于弱光探测的高响应度的NMOS型光电探测器(NMOS-PD).该探测器由栅体互连的NMOS管和T-well/N-well结光电二极管构成,利用光电二极管的光生伏特效应改变T阱电势,进而控制NMOS管的栅压和阈值电压,以此实现光信号的探测与倍增放大,故所设计光电探测器具有更高的光电流增益和更宽的动态范围.经理论模拟计算和优化设计,本文设计了总面积为20μm×20μm的NMOS-PD,选用整个T阱区作为光敏区域(16μm×16μm),以增加光的吸收量,所设计光电探测器经UMC 0.18μm CMOS工艺流片制备.测试结果表明,所设计探测器在400～700 nm波长范围内具有较好的响应度.采用630 nm LED作为光源,当输出光功率密度P_(opt)=5 mW/cm~2、漏源偏压V_(DS)=0.4 V时,NMOS-PD的响应度达到1 550 A/W,并实现了200 kHz的信号探测.尽管随着光强增大,光电探测器响应度逐渐降低,但整体上仍超过10~3A/W.与硅基CMOS工艺制备的传统光电探测器相比,所设计光电探测器结构不仅可在低压、低功耗下正常工作,且在弱光条件下具有极高的倍增放大能力,有望应用于弱光探测的图像传感领域.     

线性测量系统中光电探测电路的设计

在一些线性测量系统中一个重要的环节就是光电转换,光电转换由光电探测器来实现,光电探测器的好坏直接影响到最后的实验结果,为了得到好的实验结果,必须要求设计出响应快、灵敏度高、稳定度好、测量线性好、信噪比高的光电探测电路.本文就实验系统中所涉及到的光电探测电路进行研究设计,采用硅光电二极管作为光电探测器.文中分析了硅光电二极管的基本结构、等效电路、噪声等情况,并给出了实用的光电探测电路.　　1　硅光电二极管的基本特性　　1.1　基本结构和等效电路硅光电二极管的等效电路如图1所示,图中is是电流电生器,它是硅光电二极管…     

硅基阻挡杂质带红外探测材料与器件研究进展

红外探测在天文物理研究领域具有极其重要的应用前景,由于天文深空探测对象的特殊性,对红外探测器的性能要求十分苛刻.阻挡杂质带(BIB)红外探测器,因其具有响应波段宽、噪声低、灵敏度高以及抗辐射性能好等优点,在过去30年中发展成为国际上天文领域首选的红外探测器.BIB红外探测器的探测波长覆盖中红外到远红外波段,它的推广应用促进人类在天文深空探测领域取得了一系列重大的科学成果.我国在BIB红外探测器的研究起步较晚,近年来也取得了较大进展,但是与国际领先水平相比尚有较大差距.本文主要回顾、评述了过去5年多我国在BIB红外探测器领域的研究进展,对BIB红外探测材料及其相应BIB器件的制备工艺、物性表征和光电响应特性,以及表面等离激元对器件光电响应的调控等做了详尽介绍,为我国BIB红外探测器的发展提供参考和实验依据.     

CH3NH3PbI3钙钛矿光电探测器的短脉冲光电响应

以Nd:YAG纳秒脉冲激光器的2倍频输出(532 nm)作为激发光源,比较了1步法、2步法制备钙钛矿光电探测器对ns量级短脉冲激光的光电响应.结果表明,2种钙钛矿光电探测器的上升沿响应时间相当,为20～ 25 ns,且随着探测器的性能退化,上升沿响应时间基本保持不变;在灵敏度方面,2步法CH3NH3PbI3钙钛矿光电探测器能够在更大入射能量范围内保持线性响应,且在低能入射条件下具有更佳的光电转换效率;在光电转换效率的长时间稳定性方面,1步法CH3NH3PbI3钙钛矿光电探测器优于2步法CH3NH3PbI3钙钛矿光电探测器.所得结果既有助于钙钛矿光电探测器的光电转换行为表征,也有利于拓展钙钛矿光电探测器的应用范围.     

汽车轮胎金属异物探测原理与探测系统设计

以汽车轮胎金属异物探测为目标,讨论金属异物探测原理,以电涡流传感器为基础,通过感应电涡流的变化实现金属异物探测.设计了一种金属异物探测系统,该探测器能伸进汽车轮胎面与翼子板、挡泥板之间的狭小空隙,有效地检测出刺入汽车轮胎的金属异物.探测器的设计使用PIC16F877单片机为核心处理部件,探测采样的感应信号经A/D转换后,采用频域分析法处理.结果表明,该探测器克服了传统的探测器抗干扰能力差的弱点,探测灵敏度和准确性高.     

PC型HgCdTe探测器对波段内外激光辐照的影响和吸收机制

分别用连续波1.319μm激光和10.6μm激光辐照P C型HgCdTe红外探测器时,得到了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P C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P C型HgCdTe探测器对于波段内和波段外激光辐照的响应机制和吸收机制。     

光声激光功率能量探测器特性的研究

在激光技术中,功率和能量是激光的重要物理参数.传统的测试仪器如碳斗功率/能量计及硅光敏二级管功率计,其使用光谱波段、灵敏度、线性动态范围等多项参数均得不到满意的统一.我们应用固体光声效应的Rosenwaig-Gersho(简称为R—G理论),用碳薄膜作吸收体,分别用微音器和PZT压电陶瓷为传感器,研制成激光功率/能量探测器,并对它的性能参数进行了实验测定.结果表明,该探测器具有灵敏度高、时间响应较快、动态范围宽、结构简单、造价低等优点,可用于常用激光器如He-Ne和TEA CO_2激光.连续及脉冲Nd:YAG激光功率/能量探测,用于红外激光光谱的探测其性能优于价格昂贵的热释电探测器.     

光子计数激光测距技术研究

光子计数激光雷达采用了灵敏度极高的单光子探测器,能够将激光雷达系统的灵敏度提高2—3个数量级,具有极大的发展潜力和技术优势。介绍和分析了光子计数激光测距技术的基本原理和优点。设计了光子计数激光雷达实验系统,采用盖革模式的雪崩二极管(Geiger-mode APD),开展了测距验证实验。实验结果表明,采用光子计数激光测距能够在单光子灵敏度和强噪声背景条件下,获取目标的距离信息,距离测量精度达到6.23 cm。     

天文用阻挡杂质带红外探测器

低温目标红外辐射的灵敏探测和成像在航天和深空探测中具有重要的应用价值.300 K以下低温目标的辐射强度很弱,辐射特征波长位于中远红外区.阻挡杂质带红外探测器是中远红外探测器中重要的一员,具有覆盖波段宽、灵敏度高、暗电流低、抗辐射性能高等优点,能够胜任空间技术和天文探测在中远红外波段探测的苛刻要求.本文以红外天文探测对红外探测器的应用需求作为出发点,主要就国内外红外天文学、红外天文探测器发展概况,阻挡杂质带红外探测器发展历史及其材料、器件结构等方面做了简要综述,并简明扼要地介绍了阻挡杂质带探测器的器件物理模型.     

光栅衍射型激光告警机的预处理图像优化设计

光栅衍射型激光告警机是利用激光通过光栅后成像在光电探测器上的衍射条纹,进行分析处理而得到激光参数的.在其工作波长范围内太阳光线等背景噪声很严重.这些噪声使还原和检测探测信号的过程十分复杂、缓慢,甚至不精确.本文设计的系统通过两台同步CCD探测器,一台配有光栅,将获得的图像相减处理,快速减少噪声干扰,识别探测信号光斑.再根据光斑位置和面积用最小的矩形将光斑围住,光滑处理后,根据边缘点椭圆测试得到椭圆的中心,即各个光斑精确的坐标.这种设计可以使激光告警机的后期处理更加快速、高效、准确.     

激光干涉仪引力波探测器中的光学技术进展

目前世界上各大引力实验室几乎都使用激光干涉仪做引力波探测器.该探测器的主要形式是带有功率重循环和信号重循环的Fabry-Perot(F-P)迈克尔逊干涉仪.本文简要回顾了激光干涉仪引力波探测器主要技术的发展历史,重点分析了用干涉仪探测引力波的原理、方法和关键技术.特别是围绕探测灵敏度的提高,分别讲述了Schnupp不对称、Fabry-Perot臂腔、功率循环和信号循环对探测灵敏度的贡献.最后,以激光干涉仪引力波观测(Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory,LIGO)的实验装置为例,介绍了干涉仪复杂的锁定方法和精密光学技术的发展现状.     

气流速度对感烟火灾探测器响应灵敏度的影响

针对地下车库、空调出风口等存在高速气流的特殊场所，利用火灾探测综合模拟实验平台，根据气流是否影响烟颗粒生成过程，分别设计2种实验方案，分析比较了光电型与离子型两种感烟火灾探测器在不同气流条件下的响应灵敏度。实验结果表明，在烟颗粒生成过程不受气流影响的情况下，两种感烟探测器的响应灵敏度均随气流速度增大而下降。在气流影响烟颗粒生成过程的情况下，光电感烟探测器的灵敏度依然随着气流速度的增大而迅速下降；而离子型感烟探测器的灵敏度受气流速度影响较小，在高速气流条件下依然保持较高的灵敏度。综合分析表明，离子感烟探测器     

一种新的矿物热发光现象的光电探测方法

矿物被激发而发光 ,光通量极其小 ,其检测属于微弱光信号检测的范畴 .结合传统的弱光信号的光电探测方法 ,研究了一种以电荷耦荷探测器 (简称CCD)为核心的新的矿物热发光信号的探测方法 ,并以长石矿物的三维热释光谱图为例 ,分析了该光电探测方法的特点 .据实验结果可知 ,长石矿物的热释光谱图的辐射剂量响应的灵敏度整体上比石英的灵敏度大得多 ,其谱图从光子能量角度可以分成蓝光波段和红光波段两部分 ,而且红光信号比蓝光信号稳定 ,重现性好 ,峰峰值易分离等 ;采用以电荷耦荷探测器为核心的光电探测系统 ,能够较好地区分矿物受激发光的光子能量分布 .     

激光引偏干扰教学实验系统的设计与实现

为了提高《光电对抗技术》课程的教学效果,设计了激光引偏干扰教学实验系统。首先,依据激光引偏干扰的工作原理,设计了半实物仿真模式的总体实现方案;然后,详述了主要功能部件的实现方法。设计的实验系统能够以自激励的模式复现激光引偏对抗警戒探测、威胁解析、决策控制和引偏干扰的全过程,可用于《光电对抗技术》及相关课程的激光引偏干扰系统工作原理和操作演练的教学。     

基于有向性探测阵列的静电体目标探测

普通静电探测极板是全向接收的,为了避免目标周围其它电场的干扰,使探测极板具有方向性,引入了接地局部屏蔽的方案. 设计了一个探测器阵列,且在每个探测单元外加屏蔽筒,并通过仿真验证了该探测阵列对于静电目标在作为体目标时实现探测的可行性.