纳秒激光辐照下HgCdTe光伏探测器的瞬态响应特性退化

为研究光伏探测器瞬态响应特性在短脉冲激光作用下的变化规律,以一种室温下零偏压工作的HgCdTe光电二极管为实验对象,测量了该器件对脉冲宽度约16 ns的不同强度响应波段内激光的响应信号波形。在探测器的对数线性响应区内,随着入射激光能量密度从约7.2 nJ/cm^2增大到75μJ/cm^2,响应波形的宽度逐渐增大,半高宽约由55 ns增大到235 ns,底宽约由170 ns增大到380 ns。脉冲响应波形的展宽意味着器件的瞬态响应特性发生了退化。通过分析强注入条件下光电二极管准中性区光生载流子扩散过程,以及结电场与结电容变化对过剩载流子输运过程的影响,对上述光伏探测器瞬态响应特性退化的特征进行了机理解释。

红外焦平面阵列非线性校正曲线测量方法

针对红外焦平面阵列强度响应的非线性失真现象,本文提出了一种基于单波长激光器测定红外焦平面阵列非线性校正曲线的方法,设计出用于测量的实验装置,并通过实验研究获得了实测的非线性校正曲线。结果表明,该方法规避了红外焦平面阵列光谱响应不均匀性的影响,满足了装置器件在工程技术中通用性和实用性的需要,在简单易行的同时保证了较高的测量精度。

采用扫描式漫反射成像法的激光强度分布测量装置

提出了一种基于扫描式漫反射成像法测量激光强度时空分布的装置。测量装置主要由轮辐式扫描取样机构、同步信号发生器和CCD成像系统组成。装置使用动态的取样旋臂替代静态的漫反射屏,在保留漫反射成像法优点的前提下用取样的方式进行测量,具有测量分辨率高、取样衰减倍率较大、抗激光破坏能力强以及可在线测量等优点。与漫反射屏成像法的比对测量实验表明:两种测量方法的测量结果具有较高的一致性。扫描式漫反射成像法实现了对光斑的在线测量,可用于强激光辐照效应实验中激光强度分布的实时监测。

快平衡全吸收式高能激光能量计

基于量热原理研制了固态全吸收式高能激光能量计。通过对能量吸收模型的数值分析,设计了分段隔热式激光吸收腔体,该腔体具备较高的抗激光破坏阈值、快速热平衡特性和高能量吸收率。设计了适用于分段式腔体测温的温度场探测器阵列,并依据温度场信号特征提出了用于激光能量计算的能量沉积算法。该算法对于强度空间分布不规则的高能激光能量还原计算具有良好的适应性。验证实验结果表明,该能量计在数百千焦耳的量程范围内具有较好的重复性和测量精度。

632.8nm连续激光辐照可见光CMOS相机实验研究

开展了632.8nm连续激光辐照可见光JHSM36Bf CMOS相机实验研究,获得了632.8nm连续激光使CMOS相机单像元饱和及全屏饱和的功率密度阈值。实验证实了CMOS比CCD抗激光干扰能力更强;连续激光比脉冲激光更容易实现对CMOS相机的干扰;分析了CMOS串扰现象与CCD的不同。用饱和面积法、相关度法和均方差法3种激光干扰图像质量评价方法,定量分析了CMOS成像受激光干扰的程度。

衍射光学元件的扫描刻蚀深度在线检测

基于楔形光学平板的等厚干涉原理,提出了一种透射衍射光学元件扫描离子束刻蚀深度的在线检测方法,用一块与被刻蚀光学元件材料相同的楔形薄片作为陪片,在刻蚀过程中将其遮挡一半,利用陪片等厚条纹的错位去测量其刻蚀深度,从而间接检测出被刻蚀光学元件的刻蚀深度。在KZ-400大型离子束刻蚀装置上建立了这种在线检测装置。多次实验表明,在线检测结果同台阶仪的测量结果基本吻合,二者相差不超过10 nm。本检测方法能够可靠、准确地用来确定刻蚀终点,已经成功应用于位相型Ronchi光栅等大口径位相衍射光学元件的刻蚀制作。本方法还可以用于对其他透明材料的微结构进行扫描刻蚀深度在线检测。

FT-CCD的纳秒脉冲激光毁伤效应

用1 064 nm波长8 ns脉宽激光,以1-on-1模式辐照在评估板驱动工作下的FT50M型FTCCD图像传感器进行实验。结果显示,随着脉冲能量密度的逐渐提高,在FT-CCD输出图像中依次出现辐照点单侧黑线、白点、两侧白线等典型毁伤现象。这区别于IT-CCD在脉冲激光辐照下依次出现白点、白线的毁伤过程。通过对比FT-CCD与IT-CCD的结构异同,结合已知的IT-CCD的毁伤机制,分析认为单侧黑线毁伤现象的首先出现表明了FT-CCD多晶硅电极先于硅衬底受损的激光毁伤模式。文中丰富了对CCD图像传感器激光毁伤效应的认识,为深入探索CCD激光毁伤机制提供了新的线索。

IT-CCD串扰强度与积分时间的无关性研究

利用632.8 nm连续激光辐照以KAI-1020型IT-CCD为图像传感器的Basler piA1000-48 gm相机,观察了CCD相机输出视频中通过光斑中心区域贯穿整个画面的均匀串扰线现象。实验发现,当成倍改变相机的积分时间时,与光斑及环境杂光亮度产生明显变化不同,串扰线宽度及亮度几乎不变。通过对IT-CCD激光光斑均匀串扰线产生机制的进一步分析,对串扰线强度与积分时间的无关性进行了解释。

强激光光束质量测量系统研制

分析比较了激光光束质量的评价方法,采用衍射极限因子评价方法和焦平面阵列探测技术,设计并研制了强激光光束质量测量系统。该系统主要由多层介质膜反射分束镜、卡塞格伦式缩束器、聚焦透镜、焦平面阵列及数据处理器等组成,采用哈特曼-夏克波前监测仪对多层介质膜反射分束镜的透射波前进行实时监测。结果表明,系统实现了对中红外、近红外和可见光波长的强激光光束质量实时在线测量,光束质量因子的测量不确定度均小于10%,性能稳定,能够用于实验测量。

三结GaAs太阳电池连续激光辐照累积效应

开展了三结GaAs太阳电池1.1μm连续激光辐照效应实验,获取了太阳电池损伤温度范围,据此将效应结果分3个温度区间分别分析。结合太阳电池耦合特性测量结果,设计并开展了相同辐照功率密度不同辐照时间及相同温度历程不同辐照次数累积效应实验。实验结果表明:当最高温度低于490℃时,太阳电池不会发生明显损伤;当最高温度超过490℃时,太阳电池激光辐照有明显的累积效应,增加辐照次数会加重太阳电池损伤程度;若最高温度为490~660℃时,随着辐照次数增加,太阳电池性能逐渐降低直至趋于一个定值;若最高温度超过660℃,随着辐照次数增加,太阳电池性能逐渐降低直至接近完全失效。

小议高中生物实验教学的优化

高中生物实验一直处于十分尴尬的境地，素质教育和高考都要求发挥它的作用，实际上却不受重视。要强化高中生物实验的教学效果，需要转变教学理念，用科学的教学方法培育学生的实验思维和探索精神。随着实验重要性被逐渐认可，高中生物实验必将会成为生物教学的重要手段。

不同激光损伤程度下K9玻璃形貌的Sinc函数表征

为满足对高能激光系统中损伤光学元件修复及对后端光学系统进行分析的应用需求,针对高斯激光造成不同损伤程度的K9光学元件建立了损伤表面轮廓的数学表征方法。首先,开展了激光辐照效应实验,获取了不同损伤程度的K9光学元件样品,并通过Zygo白光干涉仪获取样品表面3维形貌原始数据;其次,利用高斯滤波算法对表面轮廓进行提取,并构建合适的坐标系;最后,利用Sinc函数构建了一组正交轮廓曲线。结果表明,3种不同损伤程度K9玻璃的1维轮廓均可用类Sinc函数描述,表征结果与实际滤波后轮廓曲线之间的拟合偏差为0.5~7μm。