1064 nm高重频激光对可见光CCD探测器的干扰实验

第４２卷第Ｓ２期　Ｖ０１．４２　Ｎｏ．Ｓ２　红外与激光工程　Ｉｎｆｒａｒｅｄ　ａｎｄ　Ｌａｓｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　２０１３年ｌ２月　Ｄｅｃ．２０１３　１　０６４　ｎｍ高重频激光对可见光ＣＣＤ探测器的干扰实验　王玺，聂劲松，李化，雷鹏，郝向南　（脉冲功率激光技术国家重点实验室（电子工程学院），安徽合肥２３００３７）　摘　要：分别采用ｌ　０６４　ｎｌｎ连续激光、不同高重频激光对可见光ＣＣＤ探测器进行了干扰实验，观察　到ＣＣＤ的串扰、饱和以及高重频激光作用时产生的横向亮线等一系列干扰现象。同时测量计算了各　种干扰现象相应的激光功率，研究了阈值功率与重频之间的关系，进一步分析了高重频激光的干扰机　理。实验表明：重频激光与连续激光具有不同的干扰现象，重频激光的干扰效果没有连续激光好，使　ＣＣＤ传感器发生全屏饱和、全屏灰屏所需要的阈值功率比连续激光要高。　关键词：激光干扰；　高重频激光；　可见光ＣＣＤ探测器；　闽值功率　中图分类号：ＴＮ２４９　文献标志码：Ａ　文章编号：１００７—２２７６（２０１３）￥２—０３８７—０４　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　１　０６４　ｎｎｌ　ｌａｓｅｒ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｐｕｌｓｅ－ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ－　ｆｒｑｔｒｅｑｕｅｎｃｙ　　ｌｕｅｎｃｙ　ｄｉｓｔｕｒｂｉｓｔｕｒｂｉｎｇ　ｖｉｓｉＳｉ　ｂｌｅ　ＣＣＤ　ｄｅｔｅｃｔｏｒｓｄｅｔｅｃｔｏｒｓ　Ｗａｎｇ　Ｘｉ，Ｎｉｅ　Ｊｉｎｓｏｎｇ，Ｌｉ　Ｈｕａ，Ｌｅｉ　Ｐｅｎｇ，Ｈａｏ　Ｘｉａｎｇｎａｎ　（Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｐｕｌｓｅｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｌａｓｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ），Ｈｅｆｅｉ　２３００３７。Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｔｈａｔ　ｖｉｓｉｂｌｅ　ＣＣＤ　ｗａｓ　ｉｒｒａｄｉａｔｅｄ　ｂｙ　１　０６４ｎｌｎ　ＣＷ　ｌａｓｅｒ，ｌａｓｅｒ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｈｉｇｈ　ｐｕｌｓｅ　ｒｅｐｅｔｉｉｔｖｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（ＰＲＦ）ｗｅｒｅ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ　ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｌｙ．Ｔｈｅ　ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ　ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ　ｏｆ　ｃｒｏｓｓｔａｌｋ，　ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｂｒｉｇｈｔ　ｌｉｎｅ　ｗｅｒｅ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ．Ｔｈｅ　ｌａｓｅｒ　ｐｏｗｅｒ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ　ｓｔａｔｅ　ｗａｓ　ｍｅａｓｕｒｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ＰＲＦ　ａｎｄ　ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ　ｐｏｗｅｒ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅ　ｄａｍａｇｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ＰＲＦ　ｌａｓｅｒ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ　ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ＰＲＦ　ｌａｓｅｒ　ｄｉｆｅｒｅｄ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ　ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ　ｏｆ　ＣＷ　ｌａｓｅｒ，ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ＰＲＦ　ｌａｓｅｒ　ｈａｄ　ｕｎｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｎ　ｌａｓｅｒ　ｄｉｓｔｕｒｂｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ　ｃｏｍｐａｒｅ　ｔｏ　ＣＷ　ｌａｓｅｒ．Ｉｔ　ｗａｓ　ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ　ｐｏｗｅｒ　ｏｆ　ｆｕｌｌ－－ｓｃｒｅｅｎ　ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｌｌ・－ｉｅｌｆｄ　ｇｒａｙ　ｓｃｒｅｅｎ　ｉｒｒａｄｉａｔｅｄ　ｂｙ　ｒｅｐｅｔｉｉｔｖｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｌａｓｅｒ　ｗｅｒｅ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈａｔ　ｏｆ　ＣＷ　ｌａｓｅｒ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｌａｓｅｒ　ｄｉｓｔｕｒｂｉｎｇ；ｌｓｅｒａ　ｏｆ　ｌｌｉｈ　ｐｕｇｌｓｅ　ｒｅｐｅｔｉｉｔｖｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｖｉｓｉｂｌｅ　ＣＣＤ　ｄｅｔｅｃｔｏｒ；　ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ　ｐｏｗｅｒ　收稿日期：２０１３－０８－０５；修订日期：２０１３－０９－１０　基金项目：国家９７３计划项目　作者简介：王玺（１９８１一），男，助理研究员，博士，主要从事光电对抗技术方面的研究。Ｅｍａｉｌ：ｅａｓｔａｎｇｕｓ＠１２６．ＣＯｌｌｌ　３９０　红外与激光工程　第４２卷　３干扰机理分析　３．１横向干扰条纹　在不同重频激光对ＣＣＤ探测器的干扰实验中，　发现激光重频较低时，串扰亮线两侧会出现显著的　横向条纹。这与相关文献中高重频脉冲激光辐照　ＣＣＤ时，辐照区域外产生的漂移小光斑现象很相　似。漂移光斑的产生机制为：在激光脉冲期间，溢出　电流出现，此时经过溢出像素的传输势阱得到载流　子；在脉冲间隔期问，不再有溢出电流，此时经过溢　出像素的传输势阱中无载流子。在读出转移时刻，有　载流子的像元势阱表现为亮点；无载流子的像元势　阱表现为暗点。　由于实验中串扰亮线的横向宽度较大，载流子在　沿着垂直ＣＣＤ纵向溢出的同时，也沿着水平ＣＣＤ向　两侧势阱中溢出，所以漂移亮点扩展为横向漂移亮线。　３．２重频激光阈值较高现象　重频激光使ＣＣＤ探测器出现全屏饱和、全屏灰　屏现象所需的激光功率值比连续激光作用时稍大，　这可能与ＣＣＤ中的垂直溢出动作有关。入射激光越　强，垂直溢出结构的泄漏电流就越大，当泄漏电流增　大至垂直溢出结构的极限值后，其大小不再变化。　平均功率保持不变的条件下，重频激光在脉宽　范围内输出的峰值功率要比连续激光功率大得多，　因此重频脉冲激光辐照ＣＣＤ时，泄漏电流也比连续　激光作用时大得多。这样一来，真正引起ＣＣＤ饱和　的光电流就相对减小，需要进一步提高激光平均功　率来达到全屏饱和、全屏灰屏现象的阈值要求。当泄　漏电流增大至极限值后，其大小不再变化，这可能是　不同重频激光的干扰阈值差别不大的原因。　４结论　针对可见光ＣＣＤ探测器，采用１　Ｏ６４ｎｍ激光，　分别开展了：连续激光、不同重频激光对ＣＣＤ探测　器的干扰实验。在激光干扰实验中，观察到局部区域　饱和、饱和串扰、全屏饱和以及全屏黑屏等一系列干　扰现象，发现了重频激光作用时的横向干扰亮线现　象。研究表明：重频激光与连续激光具有不同的干扰　现象，重频激光的干扰效果没有连续激光好，使　ＣＣＤ传感器发生全屏饱和、全屏灰屏所需要的激光　功率比连续激光要大。　参考文献：　［１］Ｄｏｎｇ　Ｓｈｕｊｕｎ，Ｚｈａｎｇ　Ｊｕｎｑｉ．Ｒｅｃｏｉｌ　ｎａｉｓｓａｎｃｅ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ【Ｊ】．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｗａｒｆａｒｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１１，２６（２）：５９－６５．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｃｓｅ）　【２】　Ｓｏｎｇ　Ｙｏｎｇ，Ｈａｎ　Ｑｕｎ，Ｗａｎｇ　Ｙｕｎｇｔｉａｎ，ｅｔ　ａ１．Ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｎａｄ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ＣＭＯＳＩｍａｇｅ　ｓｅｎｓｏｒｓ　ａｎｄ　ＣＣＤ【Ｊ】．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｄｅｎｔ￣ｆｗ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ，２００１，　２２（３）：３８７－３８９．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　［３］Ｈａｎ　Ｚｈｅｎｌｅｉ．Ａ　ｄｉｓｓｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｉｆ￣ｏｒｏｎｃｅｓ　ａｎｄ　ｓｉｍｉｌａｒｉｔｉｅｓ　ｏｆ　ＣＣＤ　ａｎｄ　ＣＭＯＳ　ｉｍａｇｅ　ｓｅｎｓｏｒｓ［Ｉｆ．Ｉｍａｇｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００９　（４）：３９－４２．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　［４】Ｌｉ　Ｈａｉｙａｎ，Ｚｈｕ　Ｍｉｎ，Ｌｖ　Ｊｕｎｗｅｉ，ｅｔ　ａ１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ｔｈｅｏｒｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｆｏｒ　ｏｆｆ－ａｘｉｓ　ｌａｓｅｒ　ｄｉｓｔｕｒｂｉｎｇ　ＣＣＤ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｅｔｍ【Ｊ】．Ｉｎｆｒａｒｅｄ　ａｎｄ工珊盯Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１１，　４０（５）：８４０－８４３．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　【５】Ｌｉ　Ｈａｌｙａｎ，Ｚｈｕ　Ｍｉｌｌ，Ｌｕ　Ｈｏｎｇｙｉ．Ｏｆｆ－ａｘｉｓ　ｌａｓｅｒ　ｄｉｓｔｕｒｂｉｎｇ　ＣＣＤ　ｉｍａｇｉｎｇ　ｇｕｉｄａｎｃｅ　ｗｅａｐｏｎｓ【Ｊ】．ｉｎｆｒａｒｅｄ　ａｎｄ　Ｌａｓｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００９，３８（１）：６６－６９．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　【６】　Ｓｕｎ　Ｃｈｅｎｇｗｅｉ．Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｌａｓｅｒ　Ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ【Ｍ】．Ｂｅｉｊｉｎｇ：　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｄｅｆｅｎｓｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｐｒｅｓｓ，２００２．（ｉｎ　Ｃｈｉｎ￣）　［７】　Ｕｕ　Ｃｈａｎｇ　ａｎ，Ｃｈｅｎ　Ｊｉｎｂａｏ，Ｍａ　Ｊｉｎｌｏｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｊａｍｍｉｎｇ　ｏｆ　ｖｉｓｉｂｌｅ　ｔｉｇｈｔ　ａｒｒａｙ　ＣＣＤ　ｉｍａｇｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂｙ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｌａｓｅｒ【Ｊ】．　凰　西Ｐｏｗｅｒ　Ｌａｓｅ￣ａｎｄ　Ｐａｒｔｉｃｌｅ　Ｂｅａｍｓ，２０１０，２２（８）：１７２７－　ｌ７３０．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　【８】Ｈａｏ　Ｘｉａｎｇｎａｎ，Ｎｉｅ　Ｊｉｎｓｏｎｇ，Ｌｉ　Ｈｕａ．Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｎ　ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ＣＣＤ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ｈｉｇｈｌｉｇｈｔ［Ｊ】．　伽一　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１１，３８（７）：５４—５８．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　【９】　Ｚｈａｎｇ　Ｚｈｅｎ，Ｃｈｅｎｇ　Ｘｉａｎｇ　ａｉ，Ｊｉａｎｇ　Ｚｏｎｇｆｕ．Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ＣＣＤ　ｅｘｃｅｓ￣ｖｅ　ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ｉｎｔｅｎｓｅ　ｔｉｇｈｔ【Ｊ】．Ｈｉｇｈ　Ｐｏｗｅｒ　Ｌａｓｅｒ　ａｎｄ　Ｐａｒｔｉｃｌｅ　Ｂｅａｍｓ，　２０１０，２２（２）：２３３－２３６．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）