Author Affiliations
Abstract
1 Helmholtz-Zentrum Dresden – Rossendorf, Dresden, Germany
2 Technische Universität Dresden, Dresden, Germany
3 OncoRay – National Center for Radiation Research in Oncology, Faculty of Medicine and University Hospital Carl Gustav Carus, TUD Dresden University of Technology, Helmholtz-Zentrum Dresden – Rossendorf, Dresden, Germany
4 Current affiliation: Institut Curie, Université PSL, CNRS UMR3347, Orsay, France
5 Current affiliation: Universitätsklinikum Freiburg, Freiburg, Germany
Laser plasma accelerators (LPAs) enable the generation of intense and short proton bunches on a micrometre scale, thus offering new experimental capabilities to research fields such as ultra-high dose rate radiobiology or material analysis. Being spectrally broadband, laser-accelerated proton bunches allow for tailored volumetric dose deposition in a sample via single bunches to excite or probe specific sample properties. The rising number of such experiments indicates a need for diagnostics providing spatially resolved characterization of dose distributions with volumes of approximately 1 cm ${}^3$ for single proton bunches to allow for fast online feedback. Here we present the scintillator-based miniSCIDOM detector for online single-bunch tomographic reconstruction of dose distributions in volumes of up to approximately 1 cm ${}^3$ . The detector achieves a spatial resolution below 500 $\unicode{x3bc}$ m and a sensitivity of 100 mGy. The detector performance is tested at a proton therapy cyclotron and an LPA proton source. The experiments’ primary focus is the characterization of the scintillator’s ionization quenching behaviour.
beam monitoring detectors laser-driven proton beams scintillator-based diagnostics ultra-high dose rate 
High Power Laser Science and Engineering
2024, 12(2): 02000e17
王少锋 1,2,**李汉卿 1李康康 1刘鹏 2,3[ ... ]董瑞芳 2,3,*
作者单位
摘要
1 山西大学物理电子工程学院,山西 太原 030006
2 中国科学院国家授时中心中国科学院时间基准及应用重点实验室,陕西 西安 710600
3 中国科学院大学天文与空间科学学院,北京 100049
平衡零拍探测技术是测量压缩态量子噪声的主要方法之一,通过光电二极管阵列和多路并行电感-电容(L-C)耦合跨阻的方式,实现了一种低噪声、高信噪比的多像素平衡零拍探测器,探测器的工作带宽为5 MHz。每一个像素通道中,光功率为1.66 mW的815 nm激光入射时,散粒噪声功率在2 MHz分析频率处比电子学噪声高23 dB。当光强分布在所有像素通道时,各通道散粒噪声功率和入射光强成正比,验证了探测器可以实现多通道并行的平衡零拍探测。该探测器可实现量子光学频率梳的频谱可分辨平衡零拍探测,为量子光学频率梳在量子精密测量领域的应用提供高性能的探测工具。
探测器 跨阻放大器 量子光学频率梳 平衡零拍探测器 光电二极管阵列 信噪比 
光学学报
2024, 44(5): 0504002
作者单位
摘要
闽南师范大学物理与信息工程学院光场调控及其系统集成应用福建省高校重点实验室,福建 漳州 363000
目前,在近红外波段中普遍采用InGaAs/InP雪崩光电二极管(APD),但这类APD存在增益带宽积小和等效噪声高等问题,而InGaAs/Si APD采用电子、空穴离化系数极低的Si材料作为倍增层,在一定程度解决了上述问题,但其制造过程涉及Si电荷层的离子注入和高温退火激活,该过程工艺复杂、杂质分布不均匀、成本高。因此,本研究采用刻蚀技术在Si倍增层内制备凹槽环,并在凹槽环内填充不同介质对InGaAs层及Si层内的电场进行调控,构建无电荷层InGaAs/Si APD器件模型。结果表明,在凹槽环内填充空气或SiO2可获得高性能的InGaAs/Si APD。该研究结果可为后续研制工艺简单、性能稳定、低噪声的InGaAs/Si APD提供理论指导。
探测器 雪崩光电二极管 增益带宽积 电荷层 凹槽环 
光学学报
2024, 44(5): 0504001
胡依凡 1滑羽璐 2冀婷 1,*石林林 2[ ... ]李国辉 2,**
作者单位
摘要
1 太原理工大学物理学院,山西 太原 030024
2 太原理工大学电子信息与光学工程学院,山西 太原 030024
通过在成本较低的活性层P3HT中引入少量在近红外波段有吸光能力的有机受体Y6制成倍增器件,Y6与P3HT发生分子间电荷转移,使得器件的响应波段拓展至1310 nm,在目前所报道的近红外倍增型有机光电探测器中具有明显优势。在空穴传输层与活性层之间引入原子级厚度的Al2O3,极大降低了器件的暗电流,将器件由只能反向偏压响应改善到能够正反双向偏压响应。Al2O3修饰后器件在860 nm处的外量子效率为800%,比探测率为5.6×1011 Jones;1310 nm处器件的外量子效率为80.4%,比探测率为5.13×1010 Jones。
探测器 分子间电荷转移 近红外波段 有机光电倍增探测器 双向偏压 界面修饰 
光学学报
2024, 44(4): 0404001
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室,安徽 合肥 230031
基于间接法对一种日盲型光电管探测系统进行了非线性测量,将线性度已知的硅光电二极管探测器作为参考标准,以外置氙灯光源积分球作为线性定标辐射源,通过大动态范围电动光阑来调节辐射输出,将待测探测器与参考探测器在同一条件下进行同步测量,以消除光源波动的影响。实验结果表明,该日盲型光电管探测系统的线性误差最大可达5.2%,有必要通过非线性修正因子对测量值进行修正,其数值范围为0.948~1.006。分析了系统合成测量不确定度,在光电管响应光电流为2.97×10-10~6.61×10-8 A范围内,扩展不确定度为3.59%(k=2)。
探测器 日盲型探测器 非线性测量 间接法 辐射标准传递 
光学学报
2024, 44(3): 0304001
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Engineering Physics, Air Force Institute of Technology, WPAFB, OH, USA
2 Physics Department, Marietta College, Marietta, OH, USA
3 Department of Physics, The Ohio State University, Columbus, OH, USA
4 Department of Materials Science and Engineering, and Department of Electrical and Computer Science, The Ohio State University, Columbus, OH, USA
5 Intense Energy Solutions, LLC, Plain City, OH, USA
We present detailed characterization of laser-driven fusion and neutron production ( $\sim {10}^5$ /second) using 8 mJ, 40 fs laser pulses on a thin (<1 μm) D ${}_2$ O liquid sheet employing a measurement suite. At relativistic intensity ( $\sim 5\times {10}^{18}$ W/cm ${}^2$ ) and high repetition rate (1 kHz), the system produces deuterium–deuterium (D-D) fusion, allowing for consistent neutron generation. Evidence of D-D fusion neutron production is verified by a measurement suite with three independent detection systems: an EJ-309 organic scintillator with pulse-shape discrimination, a ${}^3\mathrm{He}$ proportional counter and a set of 36 bubble detectors. Time-of-flight analysis of the scintillator data shows the energy of the produced neutrons to be consistent with 2.45 MeV. Particle-in-cell simulations using the WarpX code support significant neutron production from D-D fusion events in the laser–target interaction region. This high-repetition-rate laser-driven neutron source could provide a low-cost, on-demand test bed for radiation hardening and imaging applications.
high-repetition-rate laser-driven fusion laser–plasma interaction liquid target neutron detectors 
High Power Laser Science and Engineering
2024, 12(1): 010000e2
作者单位
摘要
中国科学院上海微系统与信息技术研究所集成电路材料全国重点实验室,上海 200050
太赫兹量子级联激光器和太赫兹量子阱探测器都是基于子带间电子跃迁的半导体器件,具有体积小、频率可调、响应速度快等优点。其工作波长位于微波波长和红外波长之间,其光谱涵盖了众多气体分子、化合物以及凝聚态物质的频谱特征,在天文观测、公共安全、生物医药等领域中有重大应用前景。近年来,太赫兹量子级联激光器和太赫兹量子阱探测器的性能有了显著提高,其应用也受到关注。回顾了太赫兹量子级联激光器和量子阱探测器的发展历程,简述了其工作原理和器件结构,介绍了器件性能在工作温度、光谱范围等方面的最新进展及其在高分辨光谱、太赫兹成像、无线宽带通信等方面的应用,并在此基础上分析了目前存在的问题和研究热点,对其未来发展进行了展望。
光学器件 太赫兹技术 量子级联激光器 量子阱探测器 
中国激光
2024, 51(1): 0114001
作者单位
摘要
中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
在100 kJ级激光装置上针对实验环境设计了高探测效率及低本底的聚变伽马探测器。利用开源粒子输运模拟软件Geant4研究了收光部件及屏蔽体等对收集效率及时间延迟的影响,优化了系统结构及屏蔽设计以提高系统效率并降低测量干扰,进行了测量信号正算仿真及系统性能评估。结果表明,优化后探测器灵敏度达到每个入射伽马光子产生0.21个光子,本征时间响应可达16 ps。在中子产额为1013的内爆实验中,光电倍增管增益为5×103时测量信号幅度约0.7 V,耦合光电倍增管的系统时间响应可达108 ps左右。优化后的伽马切连科夫探测器满足100 kJ装置上内爆物理实验中聚变伽马诊断需求。
探测器 切连科夫光子 伽马探测器 聚变反应宽度 Geant4 
光学学报
2024, 44(2): 0204001
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Superlattices and Microstructures, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Faculty of Information Technology, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
This paper describes a promising route for the exploration and development of 3.0 THz sensing and imaging with FET-based power detectors in a standard 65 nm CMOS process. Based on th plasma-wave theory proposed by Dyakonov and Shur, we designed high-responsivity and low-noise multiple detectors for monitoring a pulse-mode 3.0 THz quantum cascade laser (QCL). Furthermore, we present a fully integrated high-speed 32 × 32-pixel 3.0 THz CMOS image sensor (CIS). The full CIS measures 2.81 × 5.39 mm2 and achieves a 423 V/W responsivity (Rv) and a 5.3 nW integral noise equivalent power (NEP) at room temperature. In experiments, we demonstrate a testing speed reaching 319 fps under continuous-wave (CW) illumination of a 3.0 THz QCL. The results indicate that our terahertz CIS has excellent potential in cost-effective and commercial THz imaging and material detection.
power detectors quantum cascade laser (QCL) CMOS image sensor (CIS) terahertz 
Journal of Semiconductors
2023, 44(10): 102401
严仕凯 1,2司曙光 1,2,*王兴超 1,2任玲 1,2[ ... ]涂蕴超 1
作者单位
摘要
1 北方夜视科技(南京)研究院有限公司,江苏 南京 211106
2 微光夜视技术国防科技重点实验室,陕西 西安 710065
高温光电倍增管是石油测井的关键器件,介绍了两种制备高温Na-K-Sb光电阴极的工艺,并比较了制备工艺对光电倍增管性能的影响。从测试结果可以看出,同蒸工艺制备的光电倍增管具有更高的量子效率、阴极积分灵敏度、能量分辨率以及更优异的坪特性,通过分析光谱响应曲线和高低温曲线可以得到性能提升的根本原因,即同蒸工艺制备的光电阴极的光电发射能力更强、热电子发射能力更弱,借助微观形貌表征分析得出同蒸工艺制备的光电阴极厚度更均匀、膜层更致密平滑、均匀性更好。针对高温光电倍增管的实际应用场景,测试评估高温光电倍增管的高温性能,并与国外同类产品性能进行对比。
探测器 光电倍增管 高温 光电阴极 制备工艺 石油测井 
光学学报
2023, 43(23): 2304001

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