TDI-CCD成像系统激光干扰效应仿真研究
发布时间：2021-07-28 04:38
在现代战争中激光武器作为一种高能武器,拥有巨大的威力,可用来进行反弹道导弹、反卫星等。TDI-CCD是空间相机和各种军事成像系统的核心器件,研究其在激光辐照下的效应可以更深入的理解激光武器的原理。但是,开展外场试验周期长、成本高,且容易对TDI-CCD成像系统造成不可逆的破坏,而进行激光干扰效应的仿真研究,不仅可以缩短试验周期,还可以为外场试验提供结果预测,检验和完善现有的激光干扰理论。因此,开展这项研究工作具有重要的意义。本文首先介绍了激光特性、常见的大功率激光器以及TDI-CCD成像系统的工作原理和组成结构,进行了激光干扰效应的原理分析,包括激光对红外相机的干扰和激光对可见光相机的干扰。其次分析了激光在TDI-CCD成像系统中的信号传递链路,以此为基础建立了TDI-CCD成像系统的激光干扰效应的仿真模型,包括激光在大气中的传输过程和激光与TDI-CCD成像系统作用的过程,其中将TDI-CCD成像系统分为光学系统、探测器系统和电路系统三个部分来分析。然后使用CH语言,在Visual Studio 2008环境下,开发出一款适用于TDI-CCD成像系统的激光干扰效应仿真软件,通过设置不...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．?４掩埋型光电二极管结构示意图??掩埋型光电二极管阵列将接收到的光信号转换为电荷信号，通过对电荷信号??
Ｃｏｕｐｌｅｄ?Ｐｈｏｔｏ?Ｄｉｏｄｅ，即ＣＣＰＤ）结构，ＣＣＰＤ在灵敏度和光谱响应方面比ＭＯＳ??结构光敏元表现更优秀，因此目前普遍采用ＣＣＰＤ结构Ｐ气此处光敏元为掩埋型??的光电二极管，负责光电转换和电荷存储。图２．３中同一行的感光单元间通过帮合??来传递信号，同一列的感光单元间用沟阻隔开，互不稱合。在传输ＣＣＤ和与其相??邻的感光列之间有读出栅，用来将电荷信号并行转移至传输ＣＣＤ中。传输ＣＣＤ??列负责电荷的传输，是体沟道ＣＣＤ结构。??传输ＣＣＤ列的末端连接有电荷检测装置，通常是浮置扩散放大器，作用是将??电荷信号转换为电压信号，后续的电路处理系统对电压信号进行处理。??下面分别介绍掩埋型光电二极管，体沟道ＣＣＤ和浮置扩散放大器的结构??ＳｉＯ，?Ｐ＋棱杂层?ｎ渗杂层?Ｐ巧杂层??、?■?ｉ?Ｉ?Ａ?１?？?？??Ｉ?］?■Ｉ?￣?ｆｌｉ齡护、??圓、、??ｖｉ?下?Ｉ；?Ｌ?＞…厂??□！??图２．?４掩埋型光电二极管结构示意图??掩埋型光电二极管阵列将接收到的光信号转换为电荷信号
图２．?６浮置扩散放大器示意图??传输ＣＣＤ中的电荷必须转换为电压信号才能被后续电路进行处理，这一过程??是通过浮置扩散放大器实现的，如图２．６所示ＰＷ。是ＣＣＤ末端的总和相时钟，??ＯＴＧ是输出栅，ＦＤ即浮置扩散区，挺。是复位时钟，Ｆｇ￡ｆ是复位端的直流偏置，??Ａｍｐ是放大器。可见ＦＤ区的ｐｎ结是反向偏置的，作用相当于电容器，由于ｎ区??是浮游的所Ｗ形象的称之为浮置扩散。最末端传输ＣＣＤ中的信号电荷要进入ＦＤ??区，必须要越过０了０，而０了０本身是有直流偏置电压的，所＾要由＜＾？时钟来控??制。当其是高电平时，接受前一个ＣＣＤ的信号，处于低电平时，信号电荷就可??越过ＯＴＧ进入ＦＤ区，ＦＤ区的电压随机发生变化，该变化经放大器放大后输出??为电压ｒ。，，这是一个信号电荷包的检测过程。必须将ＦＤ区清空才能进行下一次??电荷检测过程，复位相时钟（＾＾是高电平时，ＦＤ区的电荷包被清空，然后开始下??－个电荷的检测。??３）电路处理系统??ＣＣＤ传感器最终输出的是电压信号
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同波长激光对CCD的干扰性实验研究[J]. 张超,张伟,王滨,万勇,薛亮平,李燕凌. 激光技术. 2014(06)
[2]皮秒激光对电荷耦合器件多脉冲损伤效应研究[J]. 邵俊峰,刘阳,王挺峰,郭劲. 兵工学报. 2014(09)
[3]1.06μm激光辐照CCD探测器的热力效应分析[J]. 聂劲松,王玺,李化,卞进田,郝向南. 红外与激光工程. 2013(S2)
[4]美军地基激光反巡航导弹毁伤效应分析[J]. 张东来,李小将,黄勇,王建华. 现代防御技术. 2013(06)
[5]532nm激光对TDI线阵推扫相机干扰效果评估[J]. 邵俊峰,吉桐伯,崔爽,王伟国. 飞行器测控学报. 2013(05)
[6]高能激光武器技术与应用进展[J]. 宗思光,吴荣华,曹静,王辉华. 激光与光电子学进展. 2013(08)
[7]TDI-CCD相机的1.06μm激光饱和干扰实验研究[J]. 张乐,赵威,邵铭,张雷雷,余锋. 红外与激光工程. 2013(S1)
[8]面阵CCD相机的飞秒激光损伤分析[J]. 王明,王挺峰,邵俊峰. 中国光学. 2013(01)
[9]单脉冲激光对CCD探测器的硬损伤及损伤概率[J]. 朱志武,张震,程湘爱,黄良金,刘泽金. 红外与激光工程. 2013(01)
[10]扫描型星载光电探测器激光干扰建模与仿真[J]. 何中柱,张占月,王宏新,赵亚雄. 现代电子技术. 2012(20)
博士论文
[1]可见光CCD的激光致眩现象与机理研究[D]. 张震.国防科学技术大学 2010
[2]激光对CCD探测器干扰损伤的研究及模糊评估[D]. 王世勇.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2002
硕士论文
[1]激光辐照3CCD相机的饱和干扰效应及评估方法研究[D]. 江天.国防科学技术大学 2009
[2]用于空间相机的离轴反射式光学系统研究[D]. 陈浩锋.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2007
[3]激光干扰图像质量评价方法研究[D]. 孙运强.国防科学技术大学 2006
[4]可见光CCD的激光辐照效应实验研究[D]. 张震.国防科学技术大学 2005
[5]激光辐照可见光面阵Si-CCD探测器实验研究[D]. 王金宝.国防科学技术大学 2003
本文编号：3307230
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．?４掩埋型光电二极管结构示意图??掩埋型光电二极管阵列将接收到的光信号转换为电荷信号，通过对电荷信号??
Ｃｏｕｐｌｅｄ?Ｐｈｏｔｏ?Ｄｉｏｄｅ，即ＣＣＰＤ）结构，ＣＣＰＤ在灵敏度和光谱响应方面比ＭＯＳ??结构光敏元表现更优秀，因此目前普遍采用ＣＣＰＤ结构Ｐ气此处光敏元为掩埋型??的光电二极管，负责光电转换和电荷存储。图２．３中同一行的感光单元间通过帮合??来传递信号，同一列的感光单元间用沟阻隔开，互不稱合。在传输ＣＣＤ和与其相??邻的感光列之间有读出栅，用来将电荷信号并行转移至传输ＣＣＤ中。传输ＣＣＤ??列负责电荷的传输，是体沟道ＣＣＤ结构。??传输ＣＣＤ列的末端连接有电荷检测装置，通常是浮置扩散放大器，作用是将??电荷信号转换为电压信号，后续的电路处理系统对电压信号进行处理。??下面分别介绍掩埋型光电二极管，体沟道ＣＣＤ和浮置扩散放大器的结构??ＳｉＯ，?Ｐ＋棱杂层?ｎ渗杂层?Ｐ巧杂层??、?■?ｉ?Ｉ?Ａ?１?？?？??Ｉ?］?■Ｉ?￣?ｆｌｉ齡护、??圓、、??ｖｉ?下?Ｉ；?Ｌ?＞…厂??□！??图２．?４掩埋型光电二极管结构示意图??掩埋型光电二极管阵列将接收到的光信号转换为电荷信号
图２．?６浮置扩散放大器示意图??传输ＣＣＤ中的电荷必须转换为电压信号才能被后续电路进行处理，这一过程??是通过浮置扩散放大器实现的，如图２．６所示ＰＷ。是ＣＣＤ末端的总和相时钟，??ＯＴＧ是输出栅，ＦＤ即浮置扩散区，挺。是复位时钟，Ｆｇ￡ｆ是复位端的直流偏置，??Ａｍｐ是放大器。可见ＦＤ区的ｐｎ结是反向偏置的，作用相当于电容器，由于ｎ区??是浮游的所Ｗ形象的称之为浮置扩散。最末端传输ＣＣＤ中的信号电荷要进入ＦＤ??区，必须要越过０了０，而０了０本身是有直流偏置电压的，所＾要由＜＾？时钟来控??制。当其是高电平时，接受前一个ＣＣＤ的信号，处于低电平时，信号电荷就可??越过ＯＴＧ进入ＦＤ区，ＦＤ区的电压随机发生变化，该变化经放大器放大后输出??为电压ｒ。，，这是一个信号电荷包的检测过程。必须将ＦＤ区清空才能进行下一次??电荷检测过程，复位相时钟（＾＾是高电平时，ＦＤ区的电荷包被清空，然后开始下??－个电荷的检测。??３）电路处理系统??ＣＣＤ传感器最终输出的是电压信号
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同波长激光对CCD的干扰性实验研究[J]. 张超,张伟,王滨,万勇,薛亮平,李燕凌. 激光技术. 2014(06)
[2]皮秒激光对电荷耦合器件多脉冲损伤效应研究[J]. 邵俊峰,刘阳,王挺峰,郭劲. 兵工学报. 2014(09)
[3]1.06μm激光辐照CCD探测器的热力效应分析[J]. 聂劲松,王玺,李化,卞进田,郝向南. 红外与激光工程. 2013(S2)
[4]美军地基激光反巡航导弹毁伤效应分析[J]. 张东来,李小将,黄勇,王建华. 现代防御技术. 2013(06)
[5]532nm激光对TDI线阵推扫相机干扰效果评估[J]. 邵俊峰,吉桐伯,崔爽,王伟国. 飞行器测控学报. 2013(05)
[6]高能激光武器技术与应用进展[J]. 宗思光,吴荣华,曹静,王辉华. 激光与光电子学进展. 2013(08)
[7]TDI-CCD相机的1.06μm激光饱和干扰实验研究[J]. 张乐,赵威,邵铭,张雷雷,余锋. 红外与激光工程. 2013(S1)
[8]面阵CCD相机的飞秒激光损伤分析[J]. 王明,王挺峰,邵俊峰. 中国光学. 2013(01)
[9]单脉冲激光对CCD探测器的硬损伤及损伤概率[J]. 朱志武,张震,程湘爱,黄良金,刘泽金. 红外与激光工程. 2013(01)
[10]扫描型星载光电探测器激光干扰建模与仿真[J]. 何中柱,张占月,王宏新,赵亚雄. 现代电子技术. 2012(20)
博士论文
[1]可见光CCD的激光致眩现象与机理研究[D]. 张震.国防科学技术大学 2010
[2]激光对CCD探测器干扰损伤的研究及模糊评估[D]. 王世勇.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2002
硕士论文
[1]激光辐照3CCD相机的饱和干扰效应及评估方法研究[D]. 江天.国防科学技术大学 2009
[2]用于空间相机的离轴反射式光学系统研究[D]. 陈浩锋.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2007
[3]激光干扰图像质量评价方法研究[D]. 孙运强.国防科学技术大学 2006
[4]可见光CCD的激光辐照效应实验研究[D]. 张震.国防科学技术大学 2005
[5]激光辐照可见光面阵Si-CCD探测器实验研究[D]. 王金宝.国防科学技术大学 2003
本文编号：3307230
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