纳秒脉冲激光对可见光面阵CCD毁伤效应与机理研究
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摘要
电荷耦合器件(CCD)具有灵敏度高、信噪比好、光谱响应宽等优点,被广泛应用于遥感、制导、安防、摄像等国防与民用领域。CCD工作于光学镜头焦平面处,镜头的巨大光学增益使CCD易受非预期强光破坏,出现局部损伤或整体失效。自20世纪80年代以来,国内外学者使用毫秒、纳秒、皮秒、飞秒等不同脉宽激光开展了大量的CCD图像传感器激光毁伤效应研究,获得了点损伤、线损伤、完全失效等典型破坏模式,给出了损伤阈值,分析了典型器件的损伤机理。但迄今为止,人们常将器件的损伤阈值规律作为一个难点,认为样品个体差异带来的数据离散性问题不易克服;同时,大家对损伤机理的认识也未取得一致,如有学者认为点损伤由光敏单元的暗电流增大所致,亦有学者提出了存储单元氧化硅绝缘层电致击穿的猜想。本工作选用亚纳秒脉冲激光对Sony ICX 419AL型CCD开展了单脉冲辐照实验研究,进行了基于现象学的毁伤等级细分,提出了基于比阈值的数据分析方法,较好地解决了样品个体差异带来的数据离散性问题,由此完成毁伤等级合并,给出了不同器件损伤程度所对应的激光比阈值区间。进一步设计针对性实验,并结合硅基单元探测器的脉冲激光毁伤效应规律,分析了点损伤效应机理。结果表明,CCD激光点损伤原因更符合光敏单元暗电流增大机制。
引文