1 国防科技大学 电子对抗学院 脉冲功率激光技术国家重点实验室,安徽 合肥 230037
2 国防科技大学 电子对抗学院 先进激光技术安徽省实验室,安徽 合肥 230037
3 电磁空间安全全国重点实验室,天津 300308
4 北京航天控制仪器研究所,北京 100094
研究中红外波段激光对CMOS图像传感器的辐照效应,对探索空间态势感知系统光学成像器件的激光干扰和损伤条件具有重要**意义。开展了不同重频下2.79 μm中红外激光对CMOS图像传感器的干扰与损伤实验。观察到CMOS图像传感器的饱和、过饱和以及损伤产生的绿屏、彩色条纹、黑屏、亮线等一系列干扰损伤现象。同时测量了传感器各种辐照现象相对应的2.79 μm中红外激光干扰损伤阈值,研究了图像传感器辐照效应与激光重频之间的内在关系,分析了2.79 μm中红外激光对CMOS图像传感器的干扰损伤机理。研究表明,CMOS图像传感器的激光损伤主要以材料的热熔融为主,热效应明显。在激光重频10 Hz的辐照下,饱和干扰阈值为0.44 J/cm2、过饱和阈值为0.97 J/cm2、损伤阈值为203.71 J/cm2。研究表明CMOS图像传感器具有很好的抗干扰和抗损伤能力,实验测得的相关阈值数据在空间激光攻防领域具有重要的参考价值。
中红外激光 辐照效应 CMOS图像传感器 损伤阈值 mid-infrared laser irradiation effect CMOS image sensor damage threshold 红外与激光工程
2023, 52(6): 20230168
1 电磁空间安全全国重点实验室,天冿 300308
2 电子科技大学 物理学院,成都 610054
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
改进了描述光学材料强激光损伤的吸收波前模型,在原有模型的基础上引入了杂质缺陷吸收项,并将一维形式推广到了三维。利用改进后的吸收波前模型,数值模拟了红外单晶硅光学材料在波长1064 nm皮秒激光辐照时杂质源(以金属铁为例)附近材料的温度、损伤半径及损伤阈值等变化情况,并分析了光学材料初始温度对损伤阈值的影响规律。数值结果显示:(1)与传统的热传递模型不同,在损伤阈值附近,激光场能量密度从低于损伤到达到(或超出)损伤的微小变化导致温度场的巨大变化;(2)达到损伤能量密度后,杂质附近的最高温度及利用吸收波前表征的材料损伤半径随着辐照能量密度的增加近似线性增长;(3)激光损伤阈值随着材料初始温度的增加而降低。研究结果表明改进后的吸收波前模型可以较好地描述光学材料的杂质缺陷诱导强激光损伤:相比于传统的热超导模型,吸收波前模型可以更合理的表示损伤阈值附近温度场的突变,并可定量分析杂质诱导光学材料的强激光损伤尺寸。另外对单晶硅吸收波前模型的研究还显示提升材料的初始温度可以有效降低材料的强激光损伤阈值,这为提升光电对抗中光电探测器的激光损伤效率提供了一种思路。
杂质缺陷 光学材料 单晶硅 吸收波前模型 强激光损伤 impurity defect optical materials monocrystalline silicon absorption front model laser induced damage 强激光与粒子束
2023, 35(7): 071004
1 光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津
2 中国人民解放军93046部队, 沈阳
作为光纤非线性效应中的一种, 孤子自频移效应由于其特殊的脉冲自持性而成为光纤中超短脉冲波长调谐的有效方式。从理论计算和实验验证角度对光纤中的孤子自频移效应进行研究, 基于广义非线性薛定谔方程对光纤中的孤子自频移效应进行仿真计算, 通过测量超短脉冲在保偏光子晶体光纤输出端的光谱对其进行实验分析, 理论和实验结果相符合, 均表明基于孤子自频移效应的超短脉冲波长可以实现大于300 nm的光纤反常色散区连续调谐。
孤子自频移 超短脉冲 波长调谐 光子晶体光纤 soliton self-frequency shift effect ultrashort pulse wavelength tuning photonic crystal fiber
1 成都理工大学 工程技术学院,四川 乐山 614007
2 光电信息控制和安全技术重点实验室,天津 300308
3 核工业西南物理研究院,成都 610225
为研究红外探测系统受激光辐照后的热效应与二次热辐射对探测器成像的影响,使用Ansys软件对红外探测器进行热辐射仿真和有限元结构仿真;采用黑体辐射定律和DO辐射计算模型模拟计算探测器内光学系统在不同激光辐照度下的温度随时间变化情况以及探测器内部温升对靶面成像的二次热辐射干扰情况;采用热弹性力学模型仿真计算探测器内部的热应力和热变形情况。结果表明:探测器受到1.06 μm激光照射,矫正镜激光辐照度在50 W/cm2时,靶面受到二次热辐照度在0.6 s时达到100 μW/cm2的量级,使红外探测器达到饱和;探测器受激光辐照后系统最高温度出现在矫正镜中心处,拟合得到系统最高温度与受照时间函数关系,可预测探测器升温结构破坏;最大热变形出现在矫正镜背面中心处,由外向内形成不等附加光程差,干扰探测器的成像效果;最大热应力出现在矫正镜前面中心处,得到最大热应力与激光辐照度间的线性关系曲线,为矫正镜热应力破坏提供预测参数。
红外探测 成像质量 DO辐射模型 热弹性力学模型 二次热辐射 infrared detection image quality DO radiation model thermoelastic model secondary heat radiation 强激光与粒子束
2023, 35(2): 021003
1 西南科技大学 理学院,四川 绵阳 621010
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
3 光电信息控制和安全技术重点实验室,天津 300308
4 西南科技大学-中国工程物理研究院激光聚变研究中心极端条件物质特性联合实验室,四川 绵阳 621010
针对CO2激光修复熔石英表面损伤点后得到的修复点(简称损伤修复点)产生的光调制问题,重点研究损伤修复点在镀增透膜前后的形貌及光调制的变化规律,探讨修复点深度、宽度等形貌因素对SiO2胶体在修复点坑内沉积的影响,以及对光调制效应的影响。研究结果表明:胶体材料在损伤修复点坑内具有明显的富集效应,可有效改善损伤修复点的形貌尺寸,尤其是对深度的影响尤为明显。这虽然会导致损伤修复点镀膜后最大光调制位置的增大,但该最大光调制却远小于相应未镀膜损伤修复点引起的调制度。研究结果对进一步优化熔石英表面损伤点的修复工艺及光调制度控制提供参考。
熔石英 损伤修复点 光调制 化学膜层 富集 fused silica repaired site light modulation chemical coating enrichment
光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津 300308
为准确获得半导体硅材料在激光加工过程中的温度特性变化规律, 开展了980 nm激光辐照硅材料实验研究。利用接触式和红外非接触式方法获得了硅材料特性曲线, 分析了在激光辐照下的特性变化规律。结果表明, 激光照射材料时红外测温结果不只与材料的温度相关, 还与入射激光波长、强度、时间等多个因素相关, 传统非接触式红外测温方式将无法准确表征激光辐照硅材料的实时温度变化, 需采取新的标定方法。该研究对激光加工中的非接触式测温设备的参数标定具有重要意义。
激光加工 红外测温 硅材料 laser cutting infrared temperature measure silicon material
中国激光
2020, 47(11): 1116001
1 西南科技大学理学院, 四川 绵阳 621010
2 光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津 300308
3 西南科技大学中国工程物理研究院激光聚变研究中心极端条件物质特性联合实验室, 四川 绵阳 621010
4 四川省军民融合研究院, 四川 绵阳 621010
针对激光诱导K9玻璃元件体损伤问题,利用在线成像技术获得激光诱导体损伤时的侧面和正面图像,并分析体损伤中成丝损伤的特点及成丝损伤中成核损伤和裂纹对损伤增长的影响。结果表明,当激光辐照能量大于体损伤阈值时,体损伤会以成丝损伤、成核损伤及损伤增长的形式出现,但只有最靠近入射激光方向的成核损伤点会在后续激光辐照下出现持续增长现象。成核损伤在损伤增长过程中的裂纹更多向纵向和逆激光传播方向扩展。同时,在相同能量的激光辐照下,损伤面积的增长强烈依赖于成丝损伤点的长度,且从侧面方向观察到的损伤点的损伤增长系数大于从正面方向观察到的。研究结果为对K9玻璃元件体损伤及其在后续激光辐照下的损伤增长规律研究提供了参考性。
激光光学 K9光学元件 激光诱导损伤 损伤增长 裂纹 成丝 光学学报
2020, 40(16): 1614003
1 光电信息控制和安全技术重点实验室,天津 300308
2 航空工业第一飞机设计研究院,西安 710089
通过光谱非相关激光辐照锗材料Ge实验,获得了在光谱非相关激光辐照下的锗材料温度随入射激光功率密度和辐照时间改变的变化规律,材料温升影响红外探测系统的辐射特性等实验结果。对光谱非相关激光辐照锗材料特性变化实验结果进行了机理分析,证明了材料温升会导致Ge材料透过率降低,从而影响探测系统的工作特性。该研究可用于红外系统的设计和应用方面的改进。
光谱非相关激光 辐照 锗材料 spectral unrelated laser irradiate germanium material
1 四川省军民融合研究院, 四川 绵阳, 621010
2 西南科技大学 理学院, 四川 绵阳 621010
3 西南科技大学-中国工程物理研究院激光聚变研究中心极端条件物质特性联合实验室, 四川 绵阳 621010
4 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
5 光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津 300308
疲劳效应是诱导高功率固体激光装置中光学元件激光损伤的因素之一, 目前对SiO2化学增透膜激光诱导疲劳损伤的研究鲜见报道。基于此, 本文采用单一激光能量多发次辐照和多梯度激光能量多发次辐照两种不同的激光辐照方式, 研究1064 nm化学增透膜层的激光疲劳损伤效应及特征。研究结果表明, 在单一激光能量多发次脉冲激光辐照下, 膜层最易发生疲劳损伤; 采用多梯度激光能量多发次辐照的方式, 可以有效地提升膜层的损伤阈值, 进而提升膜层的抗激光疲劳损伤性能。
疲劳损伤 化学增透膜 激光辐照 损伤阈值 fatigue damage chemical antireflection film laser irradiation damage threshold 强激光与粒子束
2018, 30(10): 102001