PV型HgCdTe光电探测器中的混沌及其诊断

对激光辐照半导体光电探测器的实验研究,发现当一束不太强的稳定连续波激光照射在PV型HgCdTe光电探测器上时,可以引起探测器出现混沌行为。利用光电探测器的光电压信号随时间变化的实验数据,通过求功率谱、计算Lyapunov指数对混沌进行了诊断。

波段外10.6μm激光辐照中红外PV型HgCdTe光电探测器机理分析

用波长为10.6μm的波段外连续波激光辐照PV型HgCdTe中红外光电探测器,得到了不同辐照功率密度下探测器的响应输出随激光功率密度变化的一系列实验结果。观察到探测器对波段外激光的电压响应方向与波段内激光的电压响应方向相同,随波段外激光功率密度升高,探测器的电压响应值先增大后减小。分析认为:该现象是由于探测器材料的弱吸收和基底材料的强吸收在不同时刻产生的不同的温度梯度,与材料的整体温升共同作用的结果。该温度梯度在探测器内产生温差电动势,而热激发的电子空穴对在温度梯度的作用下定向运动被结电场分离,产生热生电动势,热生电动势是波段外激光辐照下PV型探测器中电动势产生的主要机制。

激光辐照光伏型光电探测器热效应的有限元分析

建立了高斯激光辐照光伏(PV)型光电探测器温升的三维物理模型,采用有限元分析方法计算了探测器的三维温度场分布,探讨了辐照时间、胶层厚度和胶层热导率对熔融损伤阈值及热恢复时间的影响。研究结果表明:InSb PV型探测器受到强激光连续辐照时会发生熔融损伤破坏,且最早发生于迎光面的光斑中心;激光的功率越高,造成损伤破坏所需要的时间越短;热导率越大,越薄的胶层对应的损伤阈值越大,但胶层厚度和热导率对熔融损伤阈值的影响在大功率激光辐照时才较明显。为了提高PV型探测器抗激光辐照能力,应选用热导率大且尽可能薄的胶层。采用该模型计算得到10 W功率激光辐照下的熔融时间为3.26 s,与实验得到的3 s基本吻合。