近红外激光对图像传感探测器的干扰研究

张亚男，牛春晖，赵 爽，吕 勇

（北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院，北京100192）

引 言

电荷耦合器件（charge-coupled device，CCD）是由美国贝尔实验室首次研发出来的新型光电器件，金属氧化物半导体（metal oxide semiconductor，MOS）电容是其基本像元。CCD图像传感器具有以下几项突出优点：小质量、小体积、较长的使用寿命、高灵敏度、较大的动态范围、低功耗以及高准确度、高分辨率。基于它的突出优点，CCD在国防、工业生产、医学界和其它科学研究领域中的应用非常广泛。现代光电对抗领域，CCD受限于其抗干扰性能较低而极易被激光干扰，高强度激光甚至能够烧毁探测器的传感器部件，造成CCD内部结构和材料的永久性损坏，使其无法成像。红外波段的激光由于具有很强的大气穿透能力，主要被用于军事中的激光制导以及激光雷达技术［1-10］。自21世纪开始，出现大量有关激光干扰及损伤CCD的现象及原理研究，但大部分集中在干扰阈值的测量和干扰机理的分析。参考文献［10］～参考文献［15］中研究了激光对CCD及互补金属氧化物半导体（complementary metal oxide semiconductor，CMOS）探测器的干扰及损伤阈值，但是没有进行数值计算验证。参考文献［15］～参考文献［20］中研究了1064nm激光干扰CCD时激光的干扰机理，但是却缺乏仿真分析来具体说明。本文中通过搭建实验光路，模拟近红外激光辐照CCD探测器的干扰过程，进一步完善了1064nm激光对CCD的干扰机理，并对干扰情况作了定量计算和仿真，得出激光干扰过程中激光功率同CCD饱和像元的关系曲线和CCD受干扰时内部载流子扩散的仿真模型，与实验数据基本吻合，丰富了利用红外激光对CCD干扰的研究。……