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激光损伤非制冷微测辐射热计的实验研究

周冰 贺宣 刘贺雄 李秉璇 张俊祥

周冰, 贺宣, 刘贺雄, 李秉璇, 张俊祥. 激光损伤非制冷微测辐射热计的实验研究[J]. 红外技术, 2021, 43(1): 1-7.
引用本文: 周冰, 贺宣, 刘贺雄, 李秉璇, 张俊祥. 激光损伤非制冷微测辐射热计的实验研究[J]. 红外技术, 2021, 43(1): 1-7.
ZHOU Bing, HE Xuan, LIU Hexiong, LI Bingxuan, ZHANG Junxiang. Experimental Study on Laser-induced Damage to an Uncooled Microbolometer[J]. INFRARED TECHNOLOGY, 2021, 43(1): 1-7.
Citation: ZHOU Bing, HE Xuan, LIU Hexiong, LI Bingxuan, ZHANG Junxiang. Experimental Study on Laser-induced Damage to an Uncooled Microbolometer[J]. INFRARED TECHNOLOGY, 2021, 43(1): 1-7.

激光损伤非制冷微测辐射热计的实验研究

详细信息
    作者简介:

    周冰(1976-),男,博士,副教授,硕士生导师,主要从事光电对抗方面的研究。E-mail:zhbgxgc@163.com

  • 中图分类号: TN977

Experimental Study on Laser-induced Damage to an Uncooled Microbolometer

  • 摘要: 在市场需求驱动下,非制冷红外测辐射热计阵列在多个领域正逐步应用,对其激光干扰的研究也被提上了日程。本文以多晶硅探测器为例,结合非制冷微测辐射热计阵列的构造和工作原理,分析了激光辐照作用下的温度响应;通过10.6 μm连续激光的辐照实验,得到了像元阵列进入不同损伤状态对应的激光功率范围,分析了激光损伤的热效应机制,指出干扰面积大于光斑面积是由于热量的“倒灌”;将战场上激光传输的影响简单等效为斩波调制,研究了调制频率和占空比对激光干扰效果的影响。经分析得出,在调制频率100~500 Hz、占空比0.1~0.5的范围内,连续激光对非制冷微测辐射热计在传输等效调制频率较低、占空比较大的条件下能得到更好的干扰效果。
  • 图  1  桥式结构的像元阵列

    Figure  1.  Cell array of bridge structure

    图  2  非制冷微测辐射热计纵向分布

    Figure  2.  Longitudinal distribution of uncooled microbolometers

    图  3  TEC结构图

    Figure  3.  TEC structure diagram

    图  4  实验系统布局

    Figure  4.  Experimental system layout

    图  5  斩波调制检测系统

    Figure  5.  Chopper modulation and detection system

    图  6  实验系统实景图

    Figure  6.  Actual appearance of the experimental platform

    图  7  点饱和现象的热成像

    Figure  7.  Thermal imaging of point saturation

    图  8  中度干扰现象的热成像

    Figure  8.  Thermal imaging of moderate saturation

    图  9  重度饱和现象的热成像

    Figure  9.  Thermal imaging of severe saturation

    图  10  点饱合现象的热成像

    Figure  10.  Thermal imaging of point damage

    图  11  斩波调制激光辐照导致的光斑闪烁现象(斩波调制频率100 Hz,占空比0.5)

    Figure  11.  Spot flashing caused by chopping modulated laser irradiation

    图  12  探测器灰度均值与激光调制频率的曲线拟合

    Figure  12.  Curve fitting of detector gray mean value and laser modulation frequency

    图  13  探测器灰度均值与激光调制占空比的曲线拟合

    Figure  13.  Curve fitting of detector gray mean value and laser modulation duty ratio

    表  1  激光调制频率变化时的闪烁光斑灰度均值

    Table  1.   Gray mean of scintillation spots under changing laser modulation frequency

    Modulation frequency f/Hz Duty cycle δ Gray mean spot
    100 0.1 28.1
    200 0.1 26.0
    300 0.1 25.5
    400 0.1 25.2
    500 0.1 25.0
    下载: 导出CSV

    表  2  激光调制占空比变化时的光斑灰度闪烁均值

    Table  2.   Gray mean values of scintillation spots under changing laser modulation duty ratio

    Modulation frequency f/Hz Duty cycle δ Gray mean spot
    100 0.1 28.3
    100 0.2 53.1
    100 0.3 72.7
    100 0.4 88.6
    100 0.5 102.9
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-11-25
  • 修回日期:  2020-10-06
  • 刊出日期:  2021-01-20

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