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强激光与光伏型探测器的相互作用

孙立辉  
【摘要】:随着光电子技术和光电对抗技术的发展,光电探测器的应用越来越广泛,因此研究激光与光电探测器的相互作用,特别是研究强激光对光电探测器的辐照效应就具有了非常重要的实际意义。当前国内外对这方面的研究大多集中在各种探测器破坏阈值的测量和破坏机理上,当辐照光功率密度较高(高于探测器饱和阈值而低于其破坏阈值)时,探测器内载流子的输运过程和探测器的动态响应情况的研究却很少,而传统的理论或物理模型也只适用于弱光辐照的情况。本文从理论方面较为系统地研究了辐照光功率密度较高时,半导体光电探测器内载流子的输运过程和探测器的非线性动态响应问题。论文的主要工作有: 以传统描述半导体探测器中载流子输运的漂移—扩散模型为基础,提出了改进的漂移—扩散模型。 针对光伏型探测器建立了相应的非线性耦合方程组,通过采用恰当的计算方法,自行编制了一套能反映探测器光电特性的程序,对光伏型探测器进行了模拟计算。得到了激光辐照下光伏型探测器的瞬态响应规律并分析了材料参数对探测器输出响应的影响。 由于强激光辐照半导体探测器时会产生热效应,通过分析探测器损伤的热机理,建立了热效应模型。根据入射激光的不同形式(脉冲和连续波)分别对光伏型HgCdTe探测器进行了表面和内部的温度计算。 本文开展的理论研究有所创新,所建立的理论模型既适合强光辐照又适合弱光辐照。当辐照光较弱时结果与传统模型一致,当辐照光较强时,可计算出探测器的温升以推断探测器材料是否会遭遇熔化、烧蚀等破坏。


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