激光辐照行间转移型CCD的串扰效应

周旋风; 张德锋; 王彦斌; 肖文健; 任广森; 李华

doi:10.37188/OPE.20212906.1225

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激光辐照行间转移型CCD的串扰效应

光电对抗技术 | 更新时间：2021-07-03

- 激光辐照行间转移型CCD的串扰效应
- Crosstalk effects of IT-CCD irradiated by laser
- 光学精密工程 2021年29卷第6期页码：1225-1233
- 作者机构：
  
  电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室，河南洛阳 471003
- 作者简介：
  
  [ "周旋风（1988-），男，重庆万州人，博士，助理研究员，2016年于国防科技大学获得博士学位，主要从事光电对抗技术方面的研究。E-mail：zhouxuanfeng2012@163.com" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(11904398)
- DOI：10.37188/OPE.20212906.1225
  中图分类号： TN249
- 收稿日期：2020-12-31，
  
  修回日期：2021-02-23，
  
  纸质出版日期：2021-06-15
- 稿件说明：
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周旋风,张德锋,王彦斌等.激光辐照行间转移型CCD的串扰效应[J].光学精密工程,2021,29(06):1225-1233.

ZHOU Xuan-feng,ZHANG De-feng,WANG Yan-bin,et al.Crosstalk effects of IT-CCD irradiated by laser[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(06):1225-1233.
周旋风,张德锋,王彦斌等.激光辐照行间转移型CCD的串扰效应[J].光学精密工程,2021,29(06):1225-1233. DOI： 10.37188/OPE.20212906.1225.

ZHOU Xuan-feng,ZHANG De-feng,WANG Yan-bin,et al.Crosstalk effects of IT-CCD irradiated by laser[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(06):1225-1233. DOI： 10.37188/OPE.20212906.1225.

摘要

在采用一束激光辐照电荷耦合器件（Charged Coupled Device， CCD）图像传感器时，串扰效应是最重要的干扰之一。本文采用532 nm激光对一个行间转移型CCD进行辐照实验，观测到了一系列串扰现象，计算CCD的饱和阈值为0.32 mW/cm

。根据行间转移型CCD的工作原理和驱动脉冲时序，将串扰效应分为积分周期内的溢出和读出转移时的溢出两个过程，并据此开展了串扰效应图像的仿真研究。首先基于高斯光束传输变换规律对探测靶面的激光能量分布进行了仿真，然后根据光电转换效应对光生电荷分布进行了仿真，对串扰效应的两个溢出过程进行仿真得到了串扰电荷分布，最后对电压检测和灰度量化过程进行仿真得到了串扰图像。统计计算得到仿真相对误差均小于40%，说明仿真结果与实验结果吻合得很好。

Abstract

Crosstalk effect is one of the most important jamming phenomena that occurs when a CCD imaging sensor is irradiated by a laser beam. An interline transfer CCD was experimentally irradiated by a 532 nm laser beam. A series of crosstalk phenomena were observed， and the saturation threshold of CCD was calculated to be 0.32 mW/cm

. According to the working principle and driving pulse time sequence of an interline transfer CCD， we divided the crosstalk phenomenon into two overflowing processes： overflowing during the integral period and overflowing at the readout transfer moment. Crosstalk images were simulated based on this theory. First， laser intensity distributions on the detector surface were simulated based on the transmission transformation law of Gaussian beam. Then， photo-induced charge distribution was simulated by photoelectric conversion. It was followed by crosstalk charge distribution simulation based on the two overflowing processes. Finally， crosstalk images were obtained by simulating voltage detection and gray quantitative processes. The relative error of simulation was less than 40%， which shows that the simulation results are in good agreement with experimental results.

关键词

Keywords

references

米本和也 . CCD/CMOS图像传感器基础与应用［M］. 陈榕庭，彭美桂，译. 北京：科学出版社， 2006 ： 2 - 6 .

KAZUYA Y . CCD/CMOS Image Sensor ［M］. CHEN R T ， PENG M G ， transl. Beijing： Science Press， 2006 ： 2 - 6 . （in Chinese）

王庆有 . 图像传感器应用技术［M］. 2版 . 北京：电子工业出版社， 2013 ： 64 - 65 .

WANG Q Y . Application Technology of Image Sensor ［M］. 2nd Edition . Beijing ： Publishing House of Electronics industry ， 2013 ： 64 - 65 . （in Chinese）

马子轩，李旭阳，任志广，等 . 大视场超紧凑探测光学系统设计［J］. 光学精密工程， 2020 ， 28 （ 12 ）： 2581 - 2587 .

MA Z X ， LI X Y ， REN ZH G ， et al . Design of ultra-compact optical detection system with large field of view ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2020 ， 28 （ 12 ）： 2581 - 2587 . （in Chinese）

张检民，张震，冯国斌，等 . 行间转移型CCD激光干扰效应阈值估算方法［J］. 光学学报， 2015 ， 35 （ 3 ）： 0314004 .

ZHANG J M ， ZHANG ZH ， FENG G B ， et al . Estimating method of jamming thresholds for laser irradiated interline transfer CCD ［J］. Acta Optica Sinica ， 2015 ， 35 （ 3 ）： 0314004 . （in Chinese）

张震，程湘爱，姜宗福 . 可见光CCD相机对1064 nm激光饱和响应的实验研究［J］. 中国激光 2010 ， 37 （ S1 ）： 131 - 135 .

ZHANG ZH ， CHENG X A ， JIANG Z F . Experimental study on saturation effect of visible light CCD induced by 1064 nm laser ［J］. Chinese Journal of Lasers ， 2010 ， 37 （ S1 ）： 131 - 135 . （in Chinese）

张震，江天，程湘爱，等 . CCD强光串扰效应的串扰线缺口现象及其机制［J］. 强激光与粒子束， 2010 ， 22 （ 7 ）： 1505 - 1510 .

ZHANG ZH ， JIANG T ， CHENG X A ， et al . Gap on crosstalk line about CCD crosstalk effect induced by intense light and its mechanism ［J］. High Power Laser and Particle Beams ， 2010 ， 22 （ 7 ）： 1505 - 1510 . （in Chinese）

KAWAI S ， MORIMOTO M ， MUTOH N ， et al . Photo response analysis in CCD image sensors with a VOD structure ［J］. IEEE Transactions on Electron Devices ， 1995 ， 42 （ 4 ）： 652 - 655 .

江天，程湘爱 . 双光束联合辐照CCD的饱和干扰效果研究［J］. 红外与激光工程， 2010 ， 39 （ S ）： 446 - 448 .

JIANG T ， CHENG X A . Study of saturation interference effect of CCD irradiated by dual-beam combined ［J］. Infrared and Laser Engineering ， 2010 ， 39 （ S ）： 446 - 449 . （in Chinese）

DJITE I ， ESTRIBEAU M ， MAGNAN P ， et al . Theoretical models of modulation transfer function， quantum efficiency， and crosstalk for CCD and CMOS image sensors ［J］. IEEE Transactions on Electron Devices ， 2012 ， 59 （ 3 ）： 729 - 737 .

张乐，赵威，邵铭，等 . TDI-CCD相机的1.06 μm激光饱和干扰实验研究［J］. 红外与激光工程， 2013 ， 42 （ S1 ）： 38 - 42 .

ZHANG L ， ZHAO W ， SHAO M ， et al . Experiment study on saturation effect of 1.06 μm laser jamming TDI-CCD camera ［J］. Infrared and Laser Engineering ， 2013 ， 42 （ S1 ）： 38 - 42 . （in Chinese）

BENOIST K W ， SCHLEIJPEN R H M A . Modeling of the over-exposed pixel area of CCD cameras caused by laser dazzling ［C］. SPIE Security + Defence. Proc SPIE 9251 ， Technologies for Optical Countermeasures XI； and High-Power Lasers 2014： Technology and Systems ， Amsterdam ， Netherlands . 2014 ， 9251 ： 92510H .

李晓英，牛春晖，郎晓萍，等 . 面阵Si-基CCD串音干扰实验研究［J］. 激光杂志， 2016 ， 37 （ 11 ）： 24 - 27 .

LI X Y ， NIU CH H ， LANG X P ， et al . Experimental research on jamming and crosstalk of array Si-CCD caused by laser ［J］. Laser Journal ， 2016 ， 37 （ 11 ）： 24 - 27 . （in Chinese）

汤伟，王锐，王挺峰，等 . 变焦彩色CCD成像系统的激光干扰实验［J］. 红外与激光工程， 2017 ， 46 （ 4 ）： 0406007 .

TANG W ， WANG R ， WANG T F ， et al . Laser jamming experiment of varifocal colour CCD imaging system ［J］. Infrared and Laser Engineering ， 2017 ， 46 （ 4 ）： 0406007 . （in Chinese）

陈飞，柴金华，刘欣 . 准平行光干涉的激光干扰方案与实验研究［J］. 红外与激光工程， 2017 ， 46 （ 7 ）： 0706001 .

CHEN F ， CHAI J H ， LIU X . Laser jamming scheme and experiment research of quasi parallel light interference ［J］. Infrared and Laser Engineering ， 2017 ， 46 （ 7 ）： 0706001 . （in Chinese）

张震 . 可见光CCD的激光致眩现象与机理研究［D］. 长沙：国防科学技术大学， 2010 ： 46 - 51 .

ZHANG ZH . Laser-induced Dazzling Phenomena in Visible Light CCD and Their Mechanism ［D］. Changsha ： National University of Defense Technology ， 2010 ： 46 - 51 . （in Chinese）

亓凤杰 . 激光干扰行间转移CCD串扰现象研究［J］. 半导体光电， 2014 ， 35 （ 1 ）： 23 - 25 .

QI F J . Study on cross-talk of laser jamming on interline transfer CCD ［J］. Semiconductor Optoelectronics ， 2014 ， 35 （ 1 ）： 23 - 25 . （in Chinese）

王骥坤 . TDI-CCD成像系统激光干扰效应仿真研究［D］. 西安：西安电子科技大学， 2014 .

WANG J K . Study on Simulation of Laser Jamming Effects of TDI-CCD Imaging System ［D］. Xi'an ： Xidian University ， 2014 . （in Chinese）

张恒伟，李晓龙，樊仁杰，等 . 激光对CCD相机Binning模式下饱和干扰效果仿真研究［J］. 激光与红外， 2016 ， 46 （ 9 ）： 1045 - 1048 .

ZHANG H W ， LI X L ， FAN R J ， et al . Simulation study on laser saturation disturbing to CCD camera in the Binning mode ［J］. Laser & Infrared ， 2016 ， 46 （ 9 ）： 1045 - 1048 . （in Chinese）

袁航，王晓蕊，李丹翠，等 . 激光辐照TDI-CCD相机饱和串扰效应及侧斑建模仿真分析［J］. 光子学报， 2017 ， 46 （ 12 ）： 1214001 .

YUAN H ， WANG X R ， LI D C ， et al . Modeling and simulation analysis for crosstalk effects and secondary spots of laser irradiation on TDI-CCD camera ［J］. Acta Photonica Sinica ， 2017 ， 46 （ 12 ）： 1214001 . （in Chinese）

张震，程德艳，师宇斌，等 . IT-CCD串扰强度与积分时间的无关性研究［J］. 现代应用物理， 2015 ， 6 （ 2 ）： 81 - 84 .

ZHANG ZH ， CHENG D Y ， SHI Y B ， et al . Independence of the crosstalk intensity on integration time in IT-CCD ［J］. Modern Applied Physics ， 2015 ， 6 （ 2 ）： 81 - 84 . （in Chinese）

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