强激光辐照光电探测器非线性性能研究

摘要

随着科学技术的进步，尤其是近年来光学技术、光电子技术的发展，光电探测器的一些应用越来越广泛，例如自动感应门系统、验钞机就是光电检测的一些基本应用。由于激光具有的一些优秀的特性，使得其作为光电探测器的照射光源具有普通光所不能达到的一些优势，而激光的能量一般比较大，许多军事对抗里有时候用的更是强度很大的激光，因而研究强激光照射下的光电探测器的辐照效应便有了意义。当前国内外的学者研究方向大都集中在各种探测器破坏机理及破坏阈值的测量上，当光强较强(高于探测器饱和阈值而低于其破坏阈值时)，探测器的载流子输运过程以及动态响应情况研究相对缺少。而传统的物理模型也只适用于弱光照射的情况。本文从理论方面较为系统的研究了在强激光(中等强度激光)的照射下光电探测器的各种参数及其非线性性能。论文的主要工作有：
　　强激光辐照下的半导体光电探测器的非线性物理过程的研究，这里的强激光是指光强高于探测器饱和阈值但低于其破坏阈值的激光。主要包含两点：1、研究半导体激光器在强激光(包括波段外和波段内)辐照的瞬态响应规律(包括物理模型、数学模型、计算方法和理论分析)。2、将理论计算结果和实验结果进行了比较，验证了计算结果的正确性。
　　本文开展的研究有所创新，在前人研究的基础上，建立了在强激光照射下的光电探测器的理论模型，有较强的现实意义。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 文章的主要内容

第二章 光电探测器原理及一些理论简介

2.1 半导体器件知识简介

2.1.1 半导体器件的特性

2.1.2 半导体在光电转换中的作用

2.2 光电转换的基本原理

2.2.1 热平衡下的PN结

2.2.2 光电转换定律

2.2.3 自由载流子吸收机制

2.3 载流子输运

2.3.1 平衡载流子

2.3.2 非平衡载流子的产生

2.3.3 载流子的复合过程

2.3.4 载流子的输运方程

2.4 两种光电探测器

2.4.1 光导型探测器简介

2.4.2 光伏型探测器原理

第三章 光伏型光电探测器强光辐照下非线性现象及讨论

3.1 波段内强激光辐照PV型探测器理论分析

3.1.1 实验条件及其现象

3.1.2 理论分析

3.1.3 具体数值计算

3.2 波段外激光辐照PV型光电探测器现象

3.2.1 实验条件与结果

3.2.2 对结果的定性分析

3.3 新的模型的提出及其理论计算

3.3.1 温差电动势

3.3.2 热载流子产生理论

3.3.3 模型的建立

3.3.4 理论计算结果

3.4 理论计算结果与实验数据的比较

第四章 光导型光电探测器强激光辐照下的探讨

4.1 光导型探测器基本原理

4.1.1 光电导效应

4.1.2 光导型探测器光学效应

4.2 光导型光电探测器内部载流子输运模型及其计算

4.2.1 改良的漂移-扩散模型

4.2.2 初边值选取

4.3 数值模拟及其计算

4.3.1 热平衡载流子密度暗电导率与温度的关系

4.3.2 探测器温度场模拟

4.3.3 激光辐照时候载流子密度的计算

4.3.4 探测器电阻和输出电压计算模拟

4.4 光导型探测器实验研究及与理论结果的比较

4.4.1 实验结果

4.4.2 理论计算与实验结果的比较

4.5 波段外PC型光电探测器非线性响应分析

4.5.1 理论分析

4.5.2 具体数值计算

结束语

参考文献

致谢

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