长脉冲激光与在线硅基APD作用热学仿真研究

论文摘要

长脉冲激光与在线硅基APD相互作用会引起温度的变化,同时,在外置偏压时,不仅要考虑入射激光基于在线硅基APD探测器吸收而直接形成热能,还要考虑入射激光发生光电转换效应,结合在线硅基APD光电探测器的内部电场作用,形成光生电动势与光生电流,由电场对在线硅基APD探测器内部所做的功而间接形成热能。本论文通过理论和仿真研究了长脉冲激光与在线硅基APD作用热学模型,分析了长脉冲激光与零偏电压和外置偏压不同条件的在线硅基APD作用的热学作用效果之间的关系,并实验验证了热学模型的合理性。建立了长脉冲激光与在线硅基APD作用热学模型。在零偏电压时长脉冲激光与在线硅基APD作用热学模型中,只考虑激光热源项,实现对温度的理论分析,并利用能量守恒理论对激光平均能量与峰值能量之间的转换问题进行处理;在外置偏压时长脉冲激光与在线硅基APD作用热学模型中,考虑激光热源项和焦耳热源项,实现对温度的理论分析,对脉冲激光作用过程中在线硅基APD峰值温度随外置偏压的增加而增加且略高于零偏电压时的峰值温度,以及脉冲激光作用结束后在线硅基APD退温时间远远大于零偏电压时的退温时间的现象给出了合理的解释。开展了长脉冲激光与在线硅基APD作用热学仿真研究。得到零偏电压和外置偏压时不同能量密度和脉冲宽度条件下长脉冲激光与在线硅基APD作用的热学仿真规律。指出外置偏压时在线硅基APD轴向温度的变化规律在t=0.1ms时出现了极值点,且出现位置均为光敏区N+与雪崩区P的交界处（z=0.18μm）,即焦耳热的峰值位置,且不随激光能量密度、脉冲宽度和外置偏压变化而变化;而对焦耳热源的产生、失效以及恢复过程的分析,也可以对温度极值点出现以及退温时间远远大于无外置偏压时的退温时间的现象给出合理的解释。开展了长脉冲激光与在线硅基APD作用热学模型的实验验证研究。得到得到零偏电压和外置偏压时不同能量密度和脉冲宽度条件下长脉冲激光与在线硅基APD作用的热学实验规律,并将其与仿真结果进行了对比,通过演化趋势、规律以及数据对比,验证了长脉冲激光与在线硅基APD作用的热学模型的合理性,重点实现了对焦耳热在长脉冲激光与外置偏压在线硅基APD作用的温度演化过程中重要作用的实验验证。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈酒

导师: 陈桂波

关键词: 长脉冲激光,硅基,焦耳热,仿真

来源: 长春理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 长春理工大学

分类号: TN24

总页数: 65

文件大小: 1267K

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