中国电子科技集团公司第十一研究所, 北京100015
随着红外焦平面探测器阵列规模的不断扩大,由多层结构低温热失配形变导致的杜瓦可靠性问题愈发突出,对焦面低温形变的定量化表征需求越来越迫切。基于超长线列红外焦平面探测器冷箱组件开展焦面低温形变研究,针对多层结构粘接造成的焦面低温形变进行了理论仿真。设计了一种探测器工作温度90 K下焦面低温形变的测试方法。对比分析面形测试结果与仿真计算,低温下焦面整体下移,但变形曲线呈拱形。仿真得出两边芯片向下凹约924 m,中间位置芯片向下凹136 m。实验得出两边芯片向下凹约40 m,中间位置芯片向下凹10 m。数据差异与仿真材料的参数设置有关。验证了仿真结果的合理性,可为超长线列探测器焦面多层结构设计提供参考依据。
低温形变 理论仿真 面形测试 材料参数 红外焦平面探测器 low-temperature deformation theoretical simulation profile test material parameters infrared focal plane detector
太赫兹时域光谱技术是材料介电参数测量的重要方法, 是材料研究、 鉴别和分析的重要工具。 太赫兹时域光谱技术是一种太赫兹频段的相干探测技术, 可以同时获得太赫兹波的幅度和相位信息, 通过透射测量、 反射测量可获得材料的复透射率或复反射率来反演材料的电磁参数。 在实际中, 大多数被测材料太赫兹波无法穿透, 或者不满足透射材料参数反演需要的弱吸收近似, 因此反射测量更具应用价值。 在已发表的研究结果中, 研究人员仍普遍采用透射测量的方案, 很少见使用反射测量方案获取材料参数。 究其原因, 在反射测量时, 由于样品和参考板位置的放置误差很难消除, 从而导致无法准确提取反射相位。 将光学领域广泛使用的Kamers-Kronig关系应用于太赫兹时域光谱系统反射测量中, 以解决反射测量中无法准确获得相位信息从而无法提取介电参数的问题。 为了验证Kamers-Kronig关系的准确性, 一方面, 通过透射、 反射方法分别测量硅材料的复透射率、 复反射率并反演了其材料参数, 两者的反演结果一致性较好。 另一方面, 利用同一组硅的反射测量数据分别用Kamers-Kronig关系和最大熵法对其材料参数进行反演, 两种处理方法也可以实现相互印证, 进一步确保了提取数据的可靠性。 对Kamers-Kronig关系和最大熵方法所取得的结果进行了对比讨论, 通过Kamers-Kriong关系和最大熵法获得的折射率、 消光系数以及复介电参数结果一致性较好, 且基于Kamers-Kriong反演了一种精神药物的吸收谱, 与透射结果做了比对。 结果表明, Kamers-Kronig关系非常适合提取材料光学参数和吸收谱, 且相比最大熵法其普适性更强, 甚至对于无法获取相位信息的非相干测量系统依然适用, 但该方法需要整个频段的反射率幅度信息, 对于没有测量的频率需要进行外推, 对于反射率随频率变化不大的物质更加适用。 该研究成果对于利用反射式太赫兹时域光谱系统获取材料太赫兹波段的光学参数提供了一种有效方法, 可解决绝大数情况下反射测量参数提取问题, 对太赫兹时域光谱技术的实际应用具有重要意义。
太赫兹 Kamers-Kronig关系 反射 材料参数反演 Terahertz Kamers-kronig relationship Reflection Material parameters
1 火箭军工程大学基础部, 陕西 西安 710025
2 中国人民解放军96863部队, 河南 洛阳 471000
3 火箭军工程大学导弹工程学院, 陕西 西安 710025
为了进一步提高耦合锥结构光纤超声传感器的整体性能,使其更好地服务于光纤超声无损检测,用有限元分析法仿真分析了耦合锥体材料参数对传感器响应灵敏度的影响。以此为依据挑选出4种超声聚能效果优越的锥体材料,并计算出与其匹配的最佳响应锥尖角度,优化设计了4款基于74°铝锥、30°有机玻璃锥、130°聚苯乙烯锥、126°天然橡胶锥的光纤超声传感器。实验结果表明,这4款传感器均能够有效检测频率为1 MHz的超声波信号,相比现有的传感器在响应灵敏度方面有较大提升,可以有效改善传感器的传感性能;且结构更小巧轻便,能够应用的场合更广泛。
传感器 光纤光栅 耦合锥 材料参数 锥角 光学学报
2020, 40(23): 2306004
研究了材料参数对In0.53Ga0.47As光电探测器量子效率的影响。分析发现量子效率的变化主要取决于入射光的方向,P 区与N 区载流子浓度以及各区的表面复合速度和厚度。当光从P 区入射时,P 区载流子的表面复合速度、载流子浓度以及厚度对量子效率均产生极大的影响。N 区材料参数对量子效率也有轻微的影响。在高载流子浓度范围内(n> 10cm17 cm-3 ),表面复合速度和厚度是主要影响因素。当光从N 区入射时,载流子浓度n<10cm17 cm-3 时,N 区表面复合速度为影响量子效率的主要因素;而当载流子浓度n>10cm16 cm-3 时,对量子效率产生影响的主要因素为材料厚度。
探测器 光电探测器 量子效率 材料参数 光学学报
2015, 35(12): 1204002
中国计量学院 太赫兹技术与应用研究所, 杭州 310018
以返波振荡器作为太赫兹波辐射源, 搭建了一个基于Fabry-Perot干涉原理的光学材料参数测量系统.利用返波振荡器的可调谐特性, 测量了样品的透射谱, 并提出了精确提取材料光学参数的方案.该方案包括:基于模拟退火的光学材料介质常数寻优算法, 针对样品厚度误差的厚度优化方法以及根据测量系统特点设计的峰谷权值优化.并以半导体砷化镓(GaAs)样品的光学材料参数测量为例, 验证了材料光学参数提取方案的有效性.
太赫兹光谱 返波振荡器 Fabry-Perot效应 光学材料参数 Terahertz spectroscopy Backward-wave oscillator Fabry-Perot effect Optical material parameter
1 青岛科技大学数理学院,青岛,266042
2 青岛钢铁集团公司,青岛,266042
基于改进的漂移-扩散模型研究了光伏型光电探测器的材料参数对其光电特性的影响.计算结果表明载流子迁移率、材料组分、掺杂密度对探测器输出特性的影响大;载流子寿命越长、迁移率越大、杂质密度越小,则探测器输出信号越大,但各材料参数与探测器输出信号间并不构成线性关系;当入射光波长一定时材料组分不同探测器输出信号大小不同.
光伏型光电探测器 改进的漂移-扩散模型 材料参数