魏师铎 1,2,3缑永胜 1,2,3,*杨阳 1,2,3冯鹏辉 1,2,3[ ... ]杨懿豪 1,2,3
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 超快诊断技术重点实验室，西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院大学 材料与光电研究中心，北京 100049
针对行波选通分幅相机超宽画幅驱动需求，基于宽带多节威尔金森脉冲功率合成方法，设计了一款高压驱动脉冲源。基于有限元分析方法，采用仿真软件对脉冲功率合成电路进行了仿真，系统分析了端口驻波比、插入损耗、端口隔离度、幅相一致性等参数。根据仿真分析完成了脉冲功率合成电路研制，验证系统最终能够利用8路峰值电压为1.3 kV左右、脉冲宽度为3.5 ns左右、脉冲前沿在600 ps左右的单路脉冲合成峰值电压超过3.2 kV的高压脉冲，脉冲宽度在3 ns以内，脉冲前沿在600 ps以内。脉冲频谱范围在300 MHz到3 GHz范围内的两路合成效率为83.5%，特定频率下为88%，八路脉冲合成效率为58%，特定频率下可以达到68%。通过该电路合成的高压脉冲可用于驱动宽20 mm、长95 mm、等效阻抗6 Ω左右的微通道板实现选通成像，验证了基于宽带多节威尔金森电路实现脉冲功率合成，提高分幅相机驱动脉冲功率的可行性。目前基于该技术的高压驱动脉冲源已应用于I-MCP1.0型分幅相机。
分幅相机 超宽带脉冲 脉冲耦合 威尔金森功分器 超宽画幅 功率合成 微通道板 Framing camera Ultra-wideband pulse Pulse coupling Wilkinson power divider Super wide frame Power synthesis Microchannel plate 光子学报
2022, 51(10): 1032003
强激光与粒子束
2020, 32(11): 112003
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 超快诊断技术重点实验室, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 山西大学 极端光学协同创新中心, 太原 030006
围绕小型条纹变像管, 数值研究了光电阴极发射的光电子的初始能量及球面阴极曲率半径对物理时间分辨率及时间畸变的影响.结果表明：物理时间分辨率受光电子初始能量影响较大, 受阴极曲率半径及离轴距离影响较小; 离轴距离越大, 时间畸变越大; 平面型光电阴极在离轴8 mm的物点处, 时间畸变大于40 ps; 随着阴极曲率半径的减小, 时间畸变逐渐由正值变为负值; 当阴极曲率半径为70 mm时, 条纹管在整个阴极工作狭缝16 mm内的时间畸变小于8 ps; 同时, 在4.3 ns全屏扫描时间条件下, 光电阴极发射的狭缝像在荧光屏上几乎没有弯曲, 且即使在离轴8 mm的物点处, 光电阴极空间分辨率仍可高达25 lp/mm @ MTF=10%. 此外, 实验测试了条纹变像管的静态空间分辨率、阴极积分灵敏度及条纹变像管的亮度增益特性.测试结果显示：光电阴极中心处空间分辨率高于28 lp/mm, 边缘处高于18 lp/mm; 阴极灵敏度为178 μA/lm, 亮度增益高于12, 远高于具有相同探测面积的皮秒条纹变像管的亮度增益(亮度增益仅为0.5), 在条纹管激光雷达领域具有较强的弱信号探测能力.
亮度增益 时间畸变 物理时间分辨率 空间分辨率 条纹变像管 全屏扫描时间 Lumiance gain Temporal distortion Physical temporal resolution Spatial resolution Streak tube Full screen time
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院超快诊断重点实验室, 陕西 西安 710119
4 西安石油大学 理学院, 陕西 西安 710065
5 中国科学院高能物理研究所, 北京 100049
6 核探测与核电子学国家重点实验室, 北京 100049
将In0.53Ga0.47As吸收层设计为多个薄层, 通过不同浓度掺杂实现吸收层杂质指数分布, 建立了InP/In0.53Ga0.47As/InP红外光电阴极模型, 在皮秒级响应时间的前提下模拟了吸收层厚度、掺杂浓度和阴极外置偏压对阴极内量子效率的影响, 给出了光电子在吸收层和发射层的一维连续性方程和边界条件, 计算了光电子克服激活层势垒发射到真空中的几率, 进而获得阴极外量子效率随上述三个因素的变化规律, 结果表明, 吸收层掺杂浓度在1015~1018 cm-3范围内变化时, 内量子效率变化很小; 随着吸收层厚度在0.09~0.81 μm内增大, 内量子效率随之增大; 随着外置偏压升高, 内量子效率先增大后趋于平稳。文中给出一组既能获得高量子效率又能有快时间响应的阴极设计参数, 理论上1.55 μm入射光可以获得8.4%的外量子效率, 此时响应时间为49 ps。
量子效率 响应时间 指数掺杂 红外光电阴极 quantum yield response time exponential doping infrared photocathode InP/In0.53Ga0.47As/InP InP/In0.53Ga0.47As/InP 红外与激光工程
2019, 48(2): 0221002
1 陇东学院 电气工程学院, 甘肃 庆阳 745000
2 中国科学院西安光学精密机械研究所 中国科学院超快诊断技术创新重点实验室, 西安 710119
3 中国科学院大学, 北京 100049
建立了各向异性聚焦大动态条纹变像管电子光学模型, 通过求解整个系统的电场分布对可能的高压打火点进行了分析, 研究了电四极透镜对条纹管放大倍率以及静态和动态像质的影响, 并计算了该管型的时间畸变.结果表明, 在20 mm长狭缝的情况下, 时间畸变为15 ps, 在这15 ps内, 偏转器所施加的扫描电压的变化范围仅为3.06 V, 因此由时间畸变导致狭缝像弯曲的现象几乎可以忽略.实验测试得该条纹相机的时间分辨可达1.8 ps, 在时间分辨为8 ps时, 动态范围超过1 000∶1.
条纹相机 数值计算 动态范围 狭缝像 时间畸变 电四极透镜 Streak camera Numerical computation Dynamic range Slit image Temporal distortion Electric quadrupole lens 光子学报
2018, 47(12): 1223003
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 超快诊断技术重点实验室, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
基于微处理器并结合模拟延迟电路以及数字逻辑电路, 设计了分辨率可达5 ns、最小脉宽为65 ns、频率高达1 MHz、且通过上位机可以远程控制的选通脉冲源.用该脉冲源结合选通电源测试了阴极上镀有金属导电基底和没有金属导电基底的ICCD的选通快门时间.结果表明当镀有金属基底时, ICCD具有更短的开启时间.建立相应的等效电路模型和阴极开关过程满足的RC等效方程, 定性分析得出阴极面电阻的减小是使得ICCD开启时间缩短的主要因素.
脉冲发生 脉冲整形 比较器 选通门宽 光阴极 ICCD ICCD Pulse generation Pulse shaping Comparators Gate width Photocathode
