激光辐照CCD温度场与热应力场的研究

来源：激光技术杂志2017年第3期北京时间：

作者：张帆, 牛燕雄, 刘宁, 梁振江, 刘帅

摘要：为了研究了激光与CCD传感器的作用过程及损伤机理，采用有限元分析的方法，对波长1.06μm的连续激光辐照行间转移型面阵CCD进行了理论分析和仿真研究。以基底Si表面激光辐照区域为热源建立热力耦合模型，模拟得出了CCD的温度分布和热应力分布。通过对比分析其组成材料的温度损伤和应力损伤所发生的时间，发现应力损伤先于温度损伤。结果表明，作为固定边界和自由边界的交汇处，基底Si下表面边缘处热应力于激光作用0.1s时最先超过破坏阈值120MPa，发生应力破坏; Si材料产生由下表面边缘向中心的滑移，基底逐步脱离固定; 激光作用0.3s时，遮光Al膜与SiO2膜层也因热应力超过两种材料的附着力100MPa，而产生沿径向由内向外的Al膜层剥落的应力破坏行为，这种行为将加快基底Si材料的滑移，最终致使整个CCD因脱离工作位置而失效。该研究成果为CCD传感器的激光损伤及防护提供了理论依据。

关键词：激光物理, 激光破坏, 温度场, 热应力场, CCD