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高重频CO2激光损伤HgCdTe晶体的数值分析

汤伟 吉桐伯 郭劲 邵俊峰 王挺峰

汤伟, 吉桐伯, 郭劲, 邵俊峰, 王挺峰. 高重频CO2激光损伤HgCdTe晶体的数值分析[J]. 中国光学, 2013, 6(5): 736-742. doi: 10.3788/CO.20130605.0736
引用本文: 汤伟, 吉桐伯, 郭劲, 邵俊峰, 王挺峰. 高重频CO2激光损伤HgCdTe晶体的数值分析[J]. 中国光学, 2013, 6(5): 736-742. doi: 10.3788/CO.20130605.0736
TANG Wei, JI Tong-bo, GUO Jin, SHAO Jun-feng, WANG Ting-feng. Numerical analysis of HgCdTe crystal damaged by high repetition frequency CO2 laser[J]. Chinese Optics, 2013, 6(5): 736-742. doi: 10.3788/CO.20130605.0736
Citation: TANG Wei, JI Tong-bo, GUO Jin, SHAO Jun-feng, WANG Ting-feng. Numerical analysis of HgCdTe crystal damaged by high repetition frequency CO2 laser[J]. Chinese Optics, 2013, 6(5): 736-742. doi: 10.3788/CO.20130605.0736

高重频CO2激光损伤HgCdTe晶体的数值分析

doi: 10.3788/CO.20130605.0736
基金项目: 

激光与物质相互作用国家重点实验室自主基础研究资助项目(No.SKLLIM1004-01)

详细信息
    作者简介:

    汤伟(1985-),男,黑龙江绥棱人,博士研究生,2009年于天津科技大学获得学士学位,主要从事激光辐照效应、热控方面的研究。E-mail:twei222@163.com

    通讯作者: 郭劲
  • 中图分类号: TN241;TN213

Numerical analysis of HgCdTe crystal damaged by high repetition frequency CO2 laser

  • 摘要: 针对CO2激光作用下HgCdTe晶体的损伤问题进行了数值分析。首先,建立了高重频CO2激光损伤Hg0.784Cd0.216Te晶体的三维热传导物理模型;然后,利用有限元方法计算了单脉冲和高重频CO2激光作用下,Hg0.784Cd0.216Te晶体的损伤阈值;最后,分析了激光重频以及辐照时间对晶体损伤阈值的影响。研究结果表明:单脉冲激光辐照下,晶体的损伤阈值为64.5 J/cm2;高重频(f1 kHz)激光辐照下,激光重频的改变对晶体损伤阈值的影响较小,损伤阈值应由平均功率密度表征,且与辐照时间密切相关;辐照时间的增加,可以有效地减小晶体的损伤阈值,当激光辐照功率密度1.95 kW/cm2时,不会发生晶体损伤。研究结果对高重频CO2激光在激光加工以及激光防护的应用方面具有指导意义。
  • [1] 张来明,徐东东,亓凤杰,等. CO2激光辐照氧化钒热像仪的实验[J]. 光学 精密工程,2011,19(2):348-353. ZHANG L M,XU D D,QI F J,et al.. Experimental research on VO2 thermal imager irradiated by CO2 laser[J]. Opt. Precision Eng.,2011,19(2):348-353.(in Chinese) [2] 陶萌萌,杨鹏翎,刘卫平,等. 高能激光辐照下光纤布拉格光栅响应特性[J]. 中国光学,2012,5(5):544-549. TAO M M,YANG P L,LIU W P,et al.. Response characteristics of fiber Bragg gratings irradiated by high energy lasers[J]. Chinese Optics,2011,19 (2):348-353.(in Chinese) [3] KUMBHAKAR P.半导体量子点材料在Nd: YAG激光辐照下的非线性光学效应[J]. 光学 精密工程,2011,19(2):228-236. KUMBHAKAR P. Observation of nonlinear optical effects in some semiconductor quantum dot materials using Nd: YAG laser radiation[J]. Opt. Precision Eng.,2011,19(2):228-236.(in Chinese) [4] 杨贵龙,邵春雷,李殿军,等. 室温条件下脉冲CO激光辐射特性[J]. 发光学报,2010,31(5):682-685. YANG G L,SHAO CH L,LI D J,et al.. Properties of pulsed CO laser radiation at room temperature[J]. Chinese J. Luminescence,2010,31(5):682-685.(in Chinese) [5] 邵明振,邵春雷,卢启鹏,等. 高功率TEA CO2激光器主机结构优化设计[J]. 发光学报,2013,34(3):388-393. SHAO M Zh,SHAO CH L,LU Q P,et al.. Design on mainframe of high power TEA CO2 laser and optimization[J]. Chinese J. Luminescence,2013,34(3):388-393.(in Chinese) [6] 史晶晶,秦莉,宁永强,等. 大功率垂直腔面发射激光器的相干性测量与分析[J]. 发光学报,2011,32(8):834-838. SHI J J,QIN L,NING Y Q,et al.. Coherent measurement and analysis of vertical-cavity surface-emitting laser[J]. Chinese J. Luminescence,2011,32(8):834-838.(in Chinese) [7] ROGALSKI A. HgCdTe infrared detector material: history, status and outlook[J]. Rep. Prog. Phys.,2005,68:2267-2336. [8] 蔡虎,程祖海,朱海红,等. 在TEA-CO2强激光脉冲作用下Hg0.8Cd0.2Te晶片表面的组分变化[J]. 红外与毫米波学报,2006,25(3):165-169. CAI H,CHENG Z H,ZHU H H,et al.. Surface component change of Hg0.8Cd0.2Te induced by high power pulsed TEA-CO2 laser[J]. J. Infrared. Millim. Waves,2006,25(3):165-169.(in Chinese) [9] BERDING M A,VAN S M,SHER A. Hg0.8Cd0.2Te native defects densities and dopant properties[J]. J. Electron. Mater.,1993,22:1005-1010. [10] 王思雯,郭立红,赵帅,等. 高功率CO2激光对远场HgCdTe探测器的干扰实验[J]. 光学 精密工程,2010,18(4):798-804. WANG S W,GUO L H,ZHAO SH,et al.. Experiments of high-power CO2 laser disturbance to far-field HgCdTe detectors[J]. Opt. Precision Eng.,2010,18(4):798-804.(in Chinese) [11] ZHAO J H,LI X Y,LIU H,et al.. Damage threshold of HgCdTe induced by continuous-wave CO2 laser[J]. Appl. Phys. Lett.,1999,77(8):1081-1083. [12] 李修乾,程湘爱,王睿,等. 波段外CW CO2激光辐照HgCdTe探测器热效应研究[J]. 中国激光, 2003, 30(12):1070-1074. LI X Q,CHENG X A,WANG R,et al.. Investigation of thermal effect of HgCdTe detector with irradiation by off-band CW CO2 laser[J]. Chinese J. Lasers,2003,30(12):1070-1074.(in Chinese) [13] BARTOLI F,ESTEROWITZ L,KRUER M,et al.. Thermal modelling of laser damage in 8~14 μm HgCdTe photoconductive and PbSnTe photovoltaic detectors[J]. J. Appl. Physics,1975,46(10):4519-4529. [14] CHEN CH S,LIU A H,SUN G,et al.. Analysis of laser damage threshold and morphological changes at the surface of a HgCdTe crystal[J]. J. Opt. A:Pure Appl. Opt.,2006,8:88-92. [15] 戚树明,陈传松,周新玲,等. 准分子激光辐照HgCdTe半导体材料的损伤机理研究[J]. 量子光学学报,2009,15(1):76-83. QI S M,CHEN CH S,ZHOU X L,et al.. Study of damage mechanism on HgCdTe semiconductor material by excimer laser irradiation[J]. Acta Sinica Quantum Optica,2009,15(1):76183.(in Chinese) [16] JEVTIC M M,SCEPANOVIC M J. Melting and solidification in laser-irradiated HgCdTe[J]. Appl. Phys. A,1991,53(4):332-338. [17] CHU J H,MI ZH Y,TANG ZH Y. Band to band optical absorption in narrow gap Hg1-xCdxTe semiconductors[J]. J. Appl. Phys.,1992,71(8):3955-3961. [18] BARTOLI F,ESTEROWITZ L,KRUER M,et al.. Irreversible laser damage in ir detector materials[J]. Appl. Optics,1977,16(11):2934-2937.
  • [1] 蒋勇, 廖威, 王毕艺, 赵万利, 刘强虎, 邱荣, 郭德成, 周磊, 周强, 张远恒.  膜层对熔石英表面损伤修复点光调制性能调控研究 . 中国光学, 2020, 13(6): 1-9. doi: 10.37188/CO.2020-0110
    [2] Chang-bin ZHENG, Jun-feng SHAO, Xue-lei LI, Hua-long WANG, Chun-rui WANG, Fei CHEN, Ting-feng WANG, Jin GUO.  Femtosecond pulsed laser induced damage characteristics on Si-based multi-layer film . 中国光学, 2019, 12(2): 371-381. doi: 10.3788/CO.20191202.0371
    [3] 康治军, 张鸿博, 闫晓超, 郎野, 白振岙, 樊仲维.  200 Hz高重复频率SBS脉宽压缩实验研究 . 中国光学, 2018, 11(5): 736-744. doi: 10.3788/CO.20181105.0736
    [4] 陈健, 高慧斌.  高重频CO2激光干扰技术研究 . 中国光学, 2018, 11(6): 983-990. doi: 10.3788/CO.20181106.0983
    [5] 董家宁, 范杰, 王海珠, 邹永刚, 张家斌, 侯春鸽.  高反射光学薄膜激光损伤研究进展 . 中国光学, 2018, 11(6): 931-948. doi: 10.3788/CO.20181106.0931
    [6] 马琛, 马壮, 高丽红, 王富耻.  激光对鳞片石墨改性酚醛树脂涂层的损伤机理 . 中国光学, 2017, 10(2): 249-255. doi: 10.3788/CO.20171002.0249
    [7] 何阳, 黄玮, 王新华, 郝建坤.  稀疏阈值的超分辨率图像重建 . 中国光学, 2016, 9(5): 532-539. doi: 10.3788/CO.20160905.0532
    [8] 李文智, 韦成华, 高丽红, 马壮, 王富耻, 吴涛涛.  散射光信号与石墨-二氧化硅激光辐照烧蚀阈值的关系 . 中国光学, 2016, 9(6): 642-648. doi: 10.3788/CO.20160906.0642
    [9] 杜江林, 高炳荣, 王海宇, 陈岐岱.  基于TiO2纳米粒子薄膜的低阈值随机激光器的动力学研究 . 中国光学, 2016, 9(2): 249-254. doi: 10.3788/CO.20160902.0249
    [10] 张军斌, 黄志云.  太阳光泵浦固体激光阈值的理论分析 . 中国光学, 2016, 9(2): 241-248. doi: 10.3788/CO.20160902.0241
    [11] 洪国彬, 杨钧杰, 卢廷昌.  蓝紫光氮化镓光子晶体面射型激光器 . 中国光学, 2014, 7(4): 559-571. doi: 10.3788/CO.20140704.0559
    [12] 陈雪坤, 张璐, 吴志勇.  空间激光与单模光纤和光子晶体光纤的耦合效率 . 中国光学, 2013, 6(2): 208-215. doi: 10.3788/CO.20130602.0208
    [13] 冯刚, 冯国斌, 邵碧波, 闫燕, 王振宝.  高重复频率脉冲激光能量测量 . 中国光学, 2013, 6(2): 196-200. doi: 10.3788/CO.20130602.0196
    [14] 王明, 王挺峰, 邵俊峰.  面阵CCD相机的飞秒激光损伤分析 . 中国光学, 2013, 6(1): 96-102. doi: 10.3788/CO.20130601.0096
    [15] 刘希佳, 陈宇, 王文生, 刘柱.  小目标识别的小波阈值去噪方法 . 中国光学, 2012, 5(3): 248-256. doi: 10.3788/CO.20120503.0248
    [16] 饶丰.  大焦深人工晶体的设计 . 中国光学, 2012, 5(5): 485-492. doi: 10.3788/CO.20120505.0485
    [17] 古新安, 朱韦臻, 罗志伟, ANDREEV Y M, LANSKII G V, SHAIDUKO A V, IZAAK T I, SVETLICHNYI V A, VAYTULEVICH E A, ZUEV V V.  掺碲硒化镓晶体的光学性能 . 中国光学, 2011, 4(6): 660-666.
    [18] 孙海江, 王延杰, 刘伟宁.  基于自适应平台阈值和拉普拉斯变换的红外图像增强 . 中国光学, 2011, 4(5): 474-479.
    [19] 卫耀伟, 刘志超, 陈松林.  TiO2/Al2O3薄膜的原子层沉积和光学性能分析 . 中国光学, 2011, 4(2): 188-195.
    [20] 赵缨慰, 付秀华, 李珊, 宫大为.  多功能抗激光损伤高反射膜 . 中国光学, 2010, 3(3): 274-278.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-08-11
  • 修回日期:  2013-09-27
  • 刊出日期:  2013-10-10

高重频CO2激光损伤HgCdTe晶体的数值分析

doi: 10.3788/CO.20130605.0736
    基金项目:

    激光与物质相互作用国家重点实验室自主基础研究资助项目(No.SKLLIM1004-01)

    作者简介:

    汤伟(1985-),男,黑龙江绥棱人,博士研究生,2009年于天津科技大学获得学士学位,主要从事激光辐照效应、热控方面的研究。E-mail:twei222@163.com

    通讯作者: 郭劲
  • 中图分类号: TN241;TN213

摘要: 针对CO2激光作用下HgCdTe晶体的损伤问题进行了数值分析。首先,建立了高重频CO2激光损伤Hg0.784Cd0.216Te晶体的三维热传导物理模型;然后,利用有限元方法计算了单脉冲和高重频CO2激光作用下,Hg0.784Cd0.216Te晶体的损伤阈值;最后,分析了激光重频以及辐照时间对晶体损伤阈值的影响。研究结果表明:单脉冲激光辐照下,晶体的损伤阈值为64.5 J/cm2;高重频(f1 kHz)激光辐照下,激光重频的改变对晶体损伤阈值的影响较小,损伤阈值应由平均功率密度表征,且与辐照时间密切相关;辐照时间的增加,可以有效地减小晶体的损伤阈值,当激光辐照功率密度1.95 kW/cm2时,不会发生晶体损伤。研究结果对高重频CO2激光在激光加工以及激光防护的应用方面具有指导意义。

English Abstract

汤伟, 吉桐伯, 郭劲, 邵俊峰, 王挺峰. 高重频CO2激光损伤HgCdTe晶体的数值分析[J]. 中国光学, 2013, 6(5): 736-742. doi: 10.3788/CO.20130605.0736
引用本文: 汤伟, 吉桐伯, 郭劲, 邵俊峰, 王挺峰. 高重频CO2激光损伤HgCdTe晶体的数值分析[J]. 中国光学, 2013, 6(5): 736-742. doi: 10.3788/CO.20130605.0736
TANG Wei, JI Tong-bo, GUO Jin, SHAO Jun-feng, WANG Ting-feng. Numerical analysis of HgCdTe crystal damaged by high repetition frequency CO2 laser[J]. Chinese Optics, 2013, 6(5): 736-742. doi: 10.3788/CO.20130605.0736
Citation: TANG Wei, JI Tong-bo, GUO Jin, SHAO Jun-feng, WANG Ting-feng. Numerical analysis of HgCdTe crystal damaged by high repetition frequency CO2 laser[J]. Chinese Optics, 2013, 6(5): 736-742. doi: 10.3788/CO.20130605.0736
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