Author Affiliations
Abstract
1 Information and Communication Branch, State Grid Jiangxi Electric Power Corporation Ltd., Nanchang 330077, China
2 Department of Electronic Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005, China
We demonstrate a 2080 nm long-wavelength mode-locked thulium (Tm)-doped fiber laser operating in the dissipative soliton resonance (DSR) regime. The compact all-fiber dumbbell-shaped laser is simply constructed by a 50/50 fiber loop mirror (FLM), a 10/90 FLM, and a piece of large-gain Tm-doped double-clad fiber pumped by a 793 nm laser diode. The 10/90 FLM is not only used as an output mirror, but also acts as a periodical saturable absorber for initiating DSR mode locking. The stable DSR pulses are generated at the center wavelength as long as 2080.4 nm, and the pulse duration can be tunable from 780 to 3240 ps as the pump power is increased. The maximum average output power is 1.27 W, corresponding to a pulse energy of 290 nJ and a nearly constant peak power of 93 W. This is, to the best of our knowledge, the longest wavelength for DSR operation in a mode-locked fiber laser.
060.3510 Lasers, fiber 140.4050 Mode-locked lasers Chinese Optics Letters
2019, 17(3): 030602
1 北方夜视技术股份有限公司，江苏 南京 211102
2 微光夜视技术重点实验室，陕西 西安 710065
增强相机结合了MCP 增强器和图像传感器这两个成熟的技术，便于对其各组件构成的优化及择优组合，获得单光子灵敏的探测能力，以及精确的空间和时间分辨能力，可在极微弱光条件下获得准确的位置和时间信息，成为一个可用于科学成像的理想的大面阵成像探测器，特别是可结合门控电源，获得超快的曝光时间，并使增强相机也可在较高的光照条件下工作，覆盖一个相当大的工作范围。本文描述了增强相机的构成及其各构成组件的工作特性，介绍了MCP 增强器各组件的择优组合和优化构成，结合一个门控电源对光阴极的超高速和高频率的选通，以及一个百万像素的图像传感器经光学耦合后的高速读出，科学增强相机可具有纳秒甚至亚纳秒的时间分辨力，并兼具模拟和光子计数两种模式的大动态范围成像能力，在光子计数模式，具有可达到单光子探测灵敏度，和106count·s－1·cm－2数量级以上的最大计数率，以及10 μm（FWHM）的空间分辨的能力。
科学成像 增强相机 MCP 增强器 光子计数成像 Science Imaging Intensified Camera MCP Intensifier Photon Count Imaging
1 北方夜视技术股份有限公司，江苏南京 211102
2 微光夜视技术重点实验室，陕西西安 710065
CMOS图像传感器（ CIS）相比于 CCD图像传感器具有可集成更多功能和集成度以及更小的系统尺寸、重量和功耗及成本（ SWaP-C）的优势， CIS技术的最新进步，特别在低读出噪声和高灵敏度的突破，使其不仅达到了相当于 CCD图像传感器的图像性能，同时也将其微光使用限定推进到了微光条件，介绍了一种高灵敏度低噪声大动态范围的微光 CIS组件，具备从白天到多云残月夜晚的实时单色成像能力，可作为一种在微光成像性能和 SWaP-C优选的可见光近红外（VIS-NIR）昼夜成像器件。
微光夜视 互补金属氧化物半导体 有源像素传感器 CMOS图像传感器 微光 CMOS图像传感器 low-light-level night vision complementary metal oxide semiconductor(CMOS) active pixel sensor (APS) CMOS image sensor(CIS) low-light-level CMOS image sensor
InGaAs器件具有光谱响应宽、量子效率高、响应速度快、数字化读出、高温工作、可靠性好以及寿命长等优点, 符合新一代微光器件的发展需求, 在国际上成为固体微光器件的一种新选择, 获得了重要的发展和应用。文章就 InGaAs固体微光器件材料属性、器件性能以及成像特点等几方面进行了详细分析, 介绍了当前 InGaAs器件的发展趋势, 以及研制 320×256 InGaAs阵列的最新进展。研究结果表明 InGaAs材料生长及器件工艺具有较好的可控性和稳定性, 为实现高性能、实用化的 InGaAs固体微光器件提供了技术支撑。
固体微光器件 量子效率 高温器件 雪崩二极管 InGaAs InGaAs solid-state low-light devices quantum efficiency high temperature operation avalanche diode
1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 微光夜视技术重点实验室, 陕西 西安 710059
针对多碱光电阴极进行了理论建模和性能模拟，采用层状模型：Na2KSb+K2CsSb+Sb·Cs偶极层，讨论了各层厚度、掺杂离子浓度对多碱阴极能带以及光谱响应特性的影响，结果显示表面K2CsSb和Sb·Cs两层的n型掺杂较高时，能够有效降低表面亲和势，有利于光电子的输运以及逸出。Na2KSb的掺杂离子浓度并非越高越好，主要原因是掺杂离子浓度影响着内建电场强度与范围，内建电场增大使电子扩散距离增加，有更高的几率到达阴极表面，在掺杂离子浓度为1016 cm-3左右时可获得最高灵敏度。分析了厚度对阴极灵敏度的影响，对于特定波长入射光，存在最佳厚度使对应波长的灵敏度最高，且由于内建电场的影响，不同掺杂离子浓度会使最佳厚度有所不同，当内建电场较强时，阴极的最佳厚度增大。对700 nm入射光，在掺杂离子浓度为1017 cm-3以及1016 cm-3时，最佳厚度分别为80 nm和200 nm。
光电子学 多碱光电阴极 掺杂离子浓度 灵敏度 电子扩散距离
1 微光夜视技术重点实验室, 陕西 西安 710065
2 北方夜视科技集团有限公司, 云南 昆明 650114
测量了三代像增强器和超二代像增强器的阴极光谱反射率, 结果表明在 500～800 nm波长范围内, GaAs阴极的平均光谱反射率仅为 6.5%, 而 Na2KSb阴极的平均光谱反射率却高达 22%。采用减反技术之后, Na2KSb阴极的平均光谱反射率降为 10%, 与 GaAs阴极相比还有一定的差距, 因此还有进一步改进和提高的空间。测量了三代像增强器和超二代像增强器光电阴极的荧光谱, 结果表明在 785 nm波长激光的激发条件下, GaAs阴极的荧光谱峰值波长与 Na2KSb阴极的荧光谱峰值波长基本相同, 但荧光谱半峰宽和峰值强度却区别很大。说明 GaAs阴极和 Na2KSb阴极在吸收 785 nm波长光子后, 所激发的电子跃迁的能级基本相同, 但跃迁电子的数量区别却很大。 GaAs阴极荧光谱的半峰宽较窄, 说明 GaAs阴极的晶格较 Na2KSb阴极的晶格更完整。当 Na2KSb阴极的膜层厚度从 180 nm变为 195 nm之后, 由于跃迁电子距真空界面的距离增大, 因此导致短波的量子效率减小。尽管膜层厚度加厚, 长波光子的吸收更充分, 但因受到电子扩散长度的限制, 长波量子效率仅仅略有增加。这说明 Na2KSb阴极的电子扩散长度远远小于 GaAs阴极的电子扩散长度。GaAs阴极表面吸附 Cs-O层之后, 表面电子亲和势会降低, 而多碱阴极表面吸附 Cs-Sb层之后, 不仅表面电子亲和势会降低, 而且跃迁电子的能级会提高, 跃迁电子的数量也会增加, 这说明多碱阴极在进行表面 Cs激活之后, 阴极膜层内部的能带结构发生了变化。所以要提高多碱阴极的灵敏度, 除了要控制好表面的 Cs激活工艺之外, 还需要控制好 Na2KSb基础层的结构。只有一个结构良好的 Na2KSb基础层, 在 Cs激活之后, 能带结构的变化才会有利于跃迁电子能级的提高。
多碱阴极 GaAs阴极 阴极荧光谱 光谱反射率 逸出功 电子跃迁 量子效率 multi alkali cathode GaAs cathode cathode luminescence spectral reflectance work function transition electron quantum efficiency
1 长春理工大学材料科学和工程学院, 吉林 长春 120022
2 北方夜视技术股份有限公司南京分公司, 江苏 南京 211102
3 北京理工大学光电学院, 北京 100081
砷化镓光阴极的量子效率大大优于超二代多碱光阴极，但由于微通道板（MCP）输入面上的离子阻挡膜的存在，第三代像增强器，即使是薄膜第三代像增强器，相比于同时期技术水平的超二代像增强器，在标准测试条件下的信噪比和分辨力等参数上并无明显优势。通过引入MCP噪声因子的概念，对像增强器光阴极量子效率的有效利用率进行了评价。强调了实现无膜MCP第三代像增强器的必要性，并指明了目前的无膜MCP第三代像增强器开发中所存在的问题，对改善MCP耐电子清刷除气能力及进一步地减少MCP中的有害物种含量的有效方法进行了研究，进而明确了实现高可靠性高性能无膜MCP第三代像增强器的可行性和有效技术途径。
探测器 像增强器 无膜MCP第三代像增强器 微通道板(MCP) 离子阻挡膜 砷化镓光阴极
