强光辐照下面阵探测器响应特性全流程仿真框架研究

许中杰; 程湘爱; 江天; 苗锡奎; 胡伟达; 陈效双

doi:10.3788/IRLA201746.S106010

强光辐照下面阵探测器响应特性全流程仿真框架研究

doi: 10.3788/IRLA201746.S106010

许中杰^1,2,3,4,5,
程湘爱^1,2,3,4,
江天^1,2,3,4,
苗锡奎⁶,
胡伟达⁵,
陈效双⁵

1.
国防科技大学光电科学与工程学院,湖南长沙 410073;
2.
湖南省高能激光技术重点实验室,湖南长沙 410073;
3.
湖南省高功率激光协同创新中心,湖南长沙 410073;
4.
高性能计算国家重点实验室,湖南长沙 410073;
5.
中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083;
6.
光电对抗测试评估技术重点实验室,河南洛阳 471003

基金项目:

重点实验室开放基金（GKCP2016005）

详细信息

作者简介:
许中杰(1982-),男,博士,主要从事激光与物质相互作用方面的研究。Email:zhongjie_xu@qq.com

中图分类号: TN977

Whole process simulation framework of the illumination effects of intense light on the flat panel detectors

Xu Zhongjie^1,2,3,4,5,
Cheng Xiang'ai^1,2,3,4,
Jiang Tian^1,2,3,4,
Miao Xikui⁶,
Hu Weida⁵,
Chen Xiaoshuang⁵

1.
College of Opto-Electronic Science and Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China;
2.
Hunan Provincial Key Laboratory of High Energy Laser Technology,Changsha 410073,China;
3.
Hunan Provincial Collaborative Innovation Center of High Power Fiber Laser,Changsha 410073,China;
4.
State Key Laboratory of High Performance Computing,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China;
5.
Shanghai Institute of Technical Physics,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200083,China;
6.
Key Laboratory of Electro-Optical Countermeasures Test &Evaluation Technology,Luoyang 471003,China

摘要: 光电探测器的强光辐照效应是受到较多关注的物理问题之一。文中以红外面阵探测器为例，介绍了一种光电探测器强光响应特性的全流程仿真框架。框架包括光在光学系统中的传播、焦平面上的热传导和光电输运，以及后处理电路对光电流的处理及图像输出等多个物理过程。笔者试图通过接口的设计减小各个过程之间的耦合，以便适应不同物理过程的不同模型。文中给出了一些简单的仿真结果，重现了在之前的研究中发现的非常规响应现象。
- 光电探测器 /
- 强光 /
- 响应特性 /
- 仿真框架
Abstract: The illumination effects of intense light on detectors are attracting wide interests. A whole process simulation framework of the illumination effects was introduced. The framework was consisted of four component, including the propagation of light, the heat transfer on FPA, the transport process of photodiode and the effects of post process circuit. We are attempting to reduce the coupling between each component through proper interface design, which leads to better adaptability for various physical models. A simple example with this framework was calculated. An analytic model including only diffracting effects was considered, and the differences of Gaussian and parallel light were discussed. In the heat transfer component, the Fourier's Law was introduced, and a simplified heat sink configuration was used. In the transport process component, the drift-diffusion equation including temperature effects was used to calculate the transport effects of photo diodes. The influences of neighboring pixels were neglected. In the post process circuit component, the Correlated Double Sample (CDS) configuration was used. The results show good agreement with previous work.
- detector /
- intense light /
- illumination /
- simulation framework

[1]	Dvck R H, Steffe W. Effects of optical crosstalk in CCD image sensors[C]//Proc 5th Int. Conf. on Application of Charge-Coupled Devices, 1978.
[2]	Lavine J P, Chang W C, Anagnostopoulos C N. Monte Carlo simulation of the photoelectron crosstalk in silicon imaging devices[J]. IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, 2006, 4(4):531-535.
[3]	Machet N, Kubert-Habart C, Baudinud V. Study of the mechanism of electronic diffusion in a CCD camera subject to intense laser illumination[C]//RADECS:1997, 97:417-423.
[4]	Zhen Z, The experimental study on the irradiation effects of visible light CCD[D]. Changsha:National University of Defense Technology, 2005. (in Chinese)
[5]	Ke S, Liangjin H, Xiang'ai C, et al. Analysis and simulation of the phenomenon of secondary spots of the TDI CCD camera irradiated by CW laser[J]. Opt Exp, 2011, 19:23901.
[6]	Weicheng Q, Rui W, Zhongjie X, et al, Study on the light response characteristics of PV HgCdTe linear array detector with CTIA circuit[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(6):1394-1398. (in Chinese)
[7]	Tian J, Xiang'ai C, Xin Z, et al. The over-saturation phenomenon of a Hg0.46Cd0.54Te photovoltaic detector irradiated by a CW laser[J]. Semiconductor Science and Technology, 2011, 26:115004.
[8]	Tian J, Xin Z, Xiang'ai C, et al, The carrier transportation of photoconductive HgCdTe detector irradiated by CW band-off laser[J]. J Infrared Millim Waves, 2012, 31(3):1-6.
[9]	Ke S, Houman J, Xiang'ai C. Distribution of in-field stray light due to surface scattering from primary mirror illuminated by intense light[J]. Optics and Precision Engineering, 2011, 19(2):493-499. (in Chinese)
[10]	Scharfetter D L, Gummel H K. Large signal analysis of a silicon read diode[J]. IEEE Trans Electron Dev, 1969, 16:64-77.

[1]	郭思彤, 邱开放, 王文艳, 李国辉, 翟爱平, 潘登, 冀婷, 崔艳霞. Au/TiO₂复合纳米结构增强热电子光电探测器宽谱响应性能 . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220464-1-20220464-11. doi: 10.3788/IRLA20220464
[2]	贾欣宇, 兰长勇, 李春. 二维材料在红外探测器中的应用最新进展（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20220065-1-20220065-16. doi: 10.3788/IRLA20220065
[3]	余晨辉, 沈倪明, 周勇, 成田恬, 秦嘉怡, 罗曼. 铁电局域场增强低维材料光电探测器研究进展（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20220288-1-20220288-10. doi: 10.3788/IRLA20220288
[4]	许云飞, 刘子宁, 王鹏. PbS量子点同质P-N结光电探测器 . 红外与激光工程, 2022, 51(10): 20220053-1-20220053-7. doi: 10.3788/IRLA20220053
[5]	宋立媛, 唐利斌, 郝群. 碲化锡的制备、结构、性质及红外光电探测研究进展(特邀) . 红外与激光工程, 2021, 50(1): 20211019-1-20211019-14. doi: 10.3788/IRLA20211019
[6]	崔慧源, 陈雨璐, 王晓东. 可用于多波段融合的超结构/阻挡杂质带复合结构探测器（特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(1): 20211012-1-20211012-13. doi: 10.3788/IRLA20211012
[7]	何伟迪, 苏丹, 王善江, 周桓立, 陈雯, 张晓阳, 赵宁, 张彤. 表面等离激元纳米结构增效的光电探测器进展（特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(1): 20211014-1-20211014-12. doi: 10.3788/IRLA20211014
[8]	陈红富, 罗曼, 沈倪明, 徐腾飞, 秦嘉怡, 胡伟达, 陈效双, 余晨辉. 二维层状材料异质结光电探测器研究进展（特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(1): 20211018-1-20211018-11. doi: 10.3788/IRLA20211018
[9]	高琳华, 崔艳霞, 梁强兵, 刘艳珍, 李国辉, 范明明, 郝玉英. 金属−无机半导体−金属光电探测器的研究进展 . 红外与激光工程, 2020, 49(8): 20201025-1-20201025-19. doi: 10.3788/IRLA20201025
[10]	荆卫国, 王红培, 栾光琦, 孙明昭, 田超, 王佳笑. 灯光干扰对微光成像系统性能的影响 . 红外与激光工程, 2019, 48(10): 1014001-1014001(8). doi: 10.3788/IRLA201948.1014001
[11]	柴国贝, 赵晓宁, 刘玮, 鲍文卓, 谢晓阳, 李强. 高温窗口作用下红外导引头性能建模与评估 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 904003-0904003(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0904003
[12]	杨慧珍, 王斌, 刘瑞明, 马良. 模型式无波前探测自适应光学系统抗噪能力分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 817002-0817002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0817002
[13]	曹哲玮, 杨春. 微波光链路和光电探测器残余相位噪声的测量 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 717006-0717006(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0717006
[14]	罗毅, 郝智彪, 王磊, 康健彬, 汪莱, 熊兵, 孙长征, 王健, 韩彦军, 李洪涛, 王禄, 王文新, 陈弘. 量子级联波长上转换系统红外响应特性研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 102001-0102001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0102001
[15]	常浩, 叶继飞, 林正国. 脉冲微推力作用下的扭摆系统响应特性仿真分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(S2): 110-114. doi: 10.3788/IRLA201645.S218001
[16]	沈振民, 蓝天, 刘国彦, 李湘, 倪国强. 包含非视距链路的室内可见光通信倾角式光学接收端的设计与分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2783-2788.
[17]	代永红, 刘彦飞, 周浩天, 单欣, 艾勇. 空间相干光通信中平衡探测器灵敏度测试实验 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 3110-3116.
[18]	张丽, 杨丹, 王好伟, 王依山, 杨盛谊. 溶液法制备全有机P3HT光电探测器 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2975-2980.
[19]	王文娟, 王少伟, 陆卫, 陈飞良, 张英, 孙晓岚, 李宁, 李志锋, 李雪. 激光选择聚焦的响应增强型光电探测器 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1416-1420.
[20]	范哲, 张春熹, 牛燕雄, 孙绪印, 罗娜, 潘建业. 光电探测器非线性响应对相干激光多普勒测速仪的影响 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2103-2107.

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强光辐照下面阵探测器响应特性全流程仿真框架研究

doi: 10.3788/IRLA201746.S106010

作者简介:
许中杰(1982-),男,博士,主要从事激光与物质相互作用方面的研究。Email:zhongjie_xu@qq.com

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doi: 10.3788/IRLA201746.S106010

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许中杰(1982-),男,博士,主要从事激光与物质相互作用方面的研究。Email:zhongjie_xu@qq.com

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