近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所空天激光技術(shù)與系統(tǒng)部研究團隊與中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所、西北核技術(shù)研究所研究團隊合作，在GaAs/AlGaAs量子阱紅外探測器長波紅外激光單脈沖輻照損傷效應(yīng)研究方面取得進展。研究成果以“Long-wave infrared laser irradiation damage effect on GaAs/AlGaAs quantum well infrared photodetector”為題發(fā)表于Physica Scripta。

作為新型光電器件，以長波紅外探測為主的焦平面陣列GaAs/AlGaAs量子阱紅外探測器技術(shù)得到快速發(fā)展和日益廣泛應(yīng)用。同時，窄脈寬大能量長波紅外激光技術(shù)也在大氣監(jiān)測、主動遙感等領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用。量子阱紅外探測器的激光輻照損傷特性研究尚待開展。

在該項工作中，研究人員通過數(shù)值模擬和實驗探索初步揭示了GaAs/AlGaAs量子阱紅外探測器的長波紅外激光單脈沖輻照損傷特性。在簡化和近似條件下，建立了探測器單脈沖激光輻照的熱學(xué)和力學(xué)響應(yīng)仿真模型，經(jīng)數(shù)值計算獲得了其熱分解、熔融損傷、應(yīng)力損傷的閾值。設(shè)計并開展了初步的輻照損傷實驗研究，分析探測器在不同激光能量密度單脈沖激光輻照下的損傷形貌，并結(jié)合響應(yīng)性能測試結(jié)果獲得了探測器出現(xiàn)點損傷和線損傷的激光能量密度數(shù)據(jù)。

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圖1 不同單脈沖激光能量密度下的典型損傷形貌。（a）2.78 J/cm2；（b）5.42 J/cm2；（c）12.48 J/cm2。

圖2 量子阱紅外探測器輻照區(qū)域內(nèi)的損傷效應(yīng)。