基于连续/纳秒脉冲组合激光的激光辐照加强方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于连续/纳秒脉冲组合激光的激光辐照加强方法及系统，方法包括以下步骤：构建连续/纳秒脉冲组合激光，所述连续

【技术实现步骤摘要】
基于连续/纳秒脉冲组合激光的激光辐照加强方法及系统


[0001]本专利技术涉及激光与物质相互作用领域，特别是一种基于连续/纳秒脉冲组合激光的激光辐照加强方法及系统。

技术介绍

[0002]硅PIN光电探测器作为噪声低、响应速度快、光电特性的线性度好、受温度的影响小、制造工艺简单、成本低的光电器件被广泛应用于各个领域，尤其在安防领域有很重要的运用。高能激光对硅PIN光电探测器的损伤机理效应一直都是专家学者们的重点研究方面，如2015年李泽文用毫秒激光对硅光电探测器进行实验研究，得到了暗电流与响应度发生改变的激光阈值及毫秒激光能量对器件性能的影响。2022年高乐用连续激光对硅光电探测器进行实验研究，发现连续激光不同作用时间下光电器件的暗电流与响应度的变化，以及器件性能的变化。
[0003]这些研究都是通过提高单一激光的功率与能量或者辐照时间来达到对硅光电探测器的损伤效果，但是在实际光电干扰过程中，高功率的激光携带不便，长时间辐照对跟踪系统要求过高，而使用连续/纳秒组合激光便可以解决这些问题。连续/纳秒组合激光不仅可以降低激光的能量功率，还可以减少辐照时间等要求且能够达到与激光高功率高能量长时间下的损伤结果。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于连续/纳秒脉冲组合激光的激光辐照加强方法及系统。
[0005]实现本专利技术的技术解决方案为：第一方面，本专利技术提供一种基于连续/纳秒脉冲组合激光的激光辐照加强方法，构建连续/纳秒组合激光，通过改变连续与纳秒激光参数和激光的组合方式，使用连续/纳秒组合激光对硅PIN光电探测器进行辐照致盲处理。
[0006]进一步的，纳秒激光是脉宽为10ns的单脉冲激光，其波长为1064nm，连续激光波长为1080nm的红外波段激光，作用时间分别为10ns与0.1s。
[0007]进一步的，组合激光由连续激光与纳秒激光通过空间合束的方法叠加得到，纳秒激光与连续激光的光斑直径一致，为1.5mm。
[0008]进一步的，组合激光作用时，纳秒激光具有滞后性，组合激光作用时，纳秒激光具有滞后性，通过信号发射器改变纳秒激光晚于连续激光作用的延迟时间的方式，获得硅光电探测器的响应度数据。
[0009]第二方面，本专利技术提供一种基于连续/纳秒组合激光的损伤加强系统，包括：
[0010]连续激光模块，用于产生波长为1080nm的连续激光；
[0011]纳秒激光模块，用于产生波长为1064nm，脉宽为10ns的纳秒激光；
[0012]空间合束模块，用于将连续激光与纳秒激光进行空间叠加，辐照至硅PIN光电探测器上；
[0013]系统控制模块，用于控制连续激光与纳秒激光的出光与纳秒激光的延迟时间。
[0014]进一步的，系统控制模块控制连续激光与纳秒激光的出光与纳秒激光的延迟时间为0
‑
90ms。
[0015]第三方面，本专利技术提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述的方法的步骤。
[0016]第四方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法的步骤。
[0017]本专利技术的有益特点是：与单激光作用相比，本方法可以显著降低连续激光的功率要求，可以显著降低纳秒脉冲激光的能量要求，也可以缩短激光的作用时间，在实际运用中可以实现高效迅速地对硅光电探测器的损伤要求。
附图说明
[0018]图1是连续/纳秒组合激光系统示意图。
[0019]图2是本专利技术中一实例(延时为50ms)组合激光的时域光强分布图。
[0020]图3是连续激光和纳秒激光分别作用下硅光电探测器响应度的变化图。
[0021]图4是连续/纳秒组合激光不同组合方式下硅光电探测器响应度的变化图。
具体实施方式
[0022]本专利技术提供一种基于连续/纳秒组合激光损伤加强方法，包括以下步骤：
[0023]步骤一，构建连续/纳秒组合激光系统。本专利技术中以连续激光为基底，再加入纳秒激光形成的组合激光。参照图1所示，连续激光1和纳秒激光2形成组合激光在控制系统3 DG645的作用下纳秒激光以一定的时间间隔(0
‑
90ms)在连续激光预热之后发出，其延迟50ms的时域光强分布图如图2所示，1为连续激光出光时间，2为纳秒脉冲激光的出光时刻；通过电脑4连接点温仪5实时监测样品6的表面温度，并在激光作用结束后，通过反向连接电路检测样品的响应度变化。
[0024]响应度的计算公式为：
[0025]R＝I
L
/P
in
[0026]P
in
为照射与二极管光敏面的单色光束功率，I
L
为电流表的读数。本专利技术中响应度ΔR为探测器经激光辐照后剩余响应度的百分比，即
[0027]ΔR＝1
‑
(R
实验后
/R
实验前
)
[0028]本专利技术中脉冲激光为短脉冲纳秒激光，波长为1064nm，脉宽为10ns的近红外激光，作用10ns；连续激光波长为1080nm，作用0.1s。连续/纳秒组合激光由连续激光和脉冲激光通过空间合束的方法叠加获得，两束激光的光斑大小一致，直径为1.5mm，两束激光聚焦在同一个辐照点上，稳定性更佳。连续激光与脉冲激光通过延迟系统控制分别出光。
[0029]步骤二，连续/纳秒组合激光对硅光电探测器进行损伤。本专利技术的工作原理为光电器件的硅基材料受到激光辐照时，其吸收系数随温度的升高而增大，热传导系数随温度的升高而减小，这样导致激光辐照区域内硅基底材料的热累积效应升高，当纳秒激光作用时，其高基础温度就会使纳秒损伤效果有很高的提升。
[0030]激光作用硅光电探测器的热传导方程为：
[0031][0032]式中的T
i
(r,z,t)，ρ
i
，c
i
和k
i
分别为表示t时刻的第i层轴向z和径向r的温度场分布，材料的密度，比热容和热传导率。q
i
(T,r,z,t)可视为沉积在第i层材料中的激光热源，T表示t时刻第i层的温度。
[0033]光电器件的硅基材料受到波长为1064nm的激光辐照时，其吸收系数随温度的变化可表示为：
[0034]当300K≤T≤1685K时：
[0035]α(λ,T)＝α
FC
(λ,T)+α
I
(λ,T)≈α(1064nm,T0)
×
T/T
04
[0036]当T≥1685K时：
[0037]a＝8.6
×
107m
‑1[0038]其中，α
FC
(T)表示低掺杂时的自由载流子吸收项随温度变化的函数，α
I
(T)表示间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于连续/纳秒脉冲组合激光的激光辐照加强方法，其特征在于，构建连续/纳秒组合激光，通过改变连续与纳秒激光参数和激光的组合方式，使用连续/纳秒组合激光对硅PIN光电探测器进行辐照致盲处理。2.根据权利要求1所述的基于连续/纳秒脉冲组合激光的激光辐照加强方法，其特征在于，纳秒激光是脉宽为10ns的单脉冲激光，其波长为1064nm，连续激光波长为1080nm的红外波段激光，作用时间分别为10ns与0.1s。3.根据权利要求1所述的基于连续/纳秒脉冲组合激光的激光辐照加强方法，其特征在于，组合激光由连续激光与纳秒激光通过空间合束的方法叠加得到，纳秒激光与连续激光的光斑直径一致，为1.5mm。4.根据权利要求1所述的基于连续/纳秒脉冲组合激光的激光辐照加强方法，其特征在于，组合激光作用时，纳秒激光具有滞后性，组合激光作用时，纳秒激光具有滞后性，通过信号发射器改变纳秒激光晚于连续激光作用的延迟时间的方式，获得硅光电探测器的响应度数据。5.一种基于连续/纳秒组合激光的损伤加强系统，其特征在于，包括：连续激光模块，用于产生波长为1080nm的连续激光；纳秒激光模块，用于产生波长为1064nm，脉宽为10ns的纳秒激光；空间合束模块，用于将连续激光与纳秒激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泽文，唐杰，周义青，吕欣宇，吴克寒，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：