河南科技大学 电气工程学院， 河南 洛阳 471023
提出了一种由改进的前置差分运算放大器和差分式锁存器构成的高频、高速、低失调电压的动态比较器。前置预差分放大器采用PMOS交叉互连的负载结构，提升差模增益，进而减小输入失调。后置输出级锁存器采用差分双尾电流源抑制共模噪声，改善输出级失调，并加速比较过程。采用一个时钟控制的开关晶体管替代传统复位模块，优化版图面积，在锁存器中构建正反馈回路，加速了比较信号的复位和输出建立过程。采用65 nm/1.2 V标准CMOS工艺完成电路设计，结合Cadence Spectre工艺角和蒙特卡洛仿真分析对该动态比较器的延时、失调电压和功耗特性进行评估。结果表明，在12 V电源电压和1 GHz采样时钟控制下，平均功耗为117.1 μW；最差SS工艺角对应的最大输出延迟仅为153.4 ps；1 000次蒙特卡罗仿真求得的平均失调电压低至1.53 mV。与其他比较器相比，该动态比较器的电压失调和高速延时等参数有明显优势。
CMOS动态比较器 低失调电压 高速低延时 交叉耦合运算放大器 CMOS dynamic comparator low offset voltage high speed and low latency cross-coupled OPA
Author Affiliations
Abstract
1 GoLP/Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Instituto Superior Tecnico, Universidade de Lisboa, 1049-001 Lisboa, Portugal
2 Central Laser Facility, Science and Technology Facilities Council, Rutherford Appleton Laboratory, Harwell Science and Innovation Campus, Didcot, UK
3 INFN-LNF, Via Enrico Fermi 54, 00044Frascati, Italy
4 School of Engineering and Physical Sciences, Heriot-Watt University, Edinburgh, UK
A petawatt facility fully based on noncollinear optical parametric chirped pulse amplification (NOPCPA) technology, Vulcan OPPEL (Vulcan OPCPA PEtawatt Laser), is presented. This system will be coupled with the existing hybrid-CPA/OPCPA VULCAN laser system (500 J, 500 fs beamline; 250 J, ns regime beamline) based on Nd:glass amplification. Its pulse duration (20 times shorter) combined with the system design will allow the auxiliary beamline and its secondary sources to be used as probe beams for longer pulses and their interactions with targets. The newly designed system will be mainly dedicated to electron beam generation, but could also be used to perform a variety of particle acceleration and optical radiation detection experimental campaigns. In this communication, we present the entire beamline design discussing the technology choices and the design supported by extensive simulations for each system section. Finally, we present experimental results and details of our commissioned NOPCPA picosecond front end, delivering 1.5 mJ, ~180 nm (1/e2) of bandwidth compressed to sub-15 fs.
high-power laser LBO nonlinear crystal nonlinear optics ultra-broadband OPA ultrafast laser High Power Laser Science and Engineering
2020, 8(4): 04000e31
Author Affiliations
Abstract
1 GoLP/Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Instituto Superior Tecnico, Universidade de Lisboa, 1049-001 Lisboa, Portugal
2 Central Laser Facility, Science and Technology Facilities Council, Rutherford Appleton Laboratory, Harwell Science and Innovation Campus, Didcot, UK
3 INFN-LNF, Via Enrico Fermi 54, 00044 Frascati, Italy
We evaluate and demonstrate ultra-broadband near-infrared noncollinear optical parametric amplification in two nonlinear crystals, bismuth borate (BiBO) and yttrium calcium oxyborate (YCOB), which are not commonly used for this application. The spectral bandwidth is of the microjoule level; the amplified signal is ≥ 200 nm, capable of supporting sub-10 fs pulses. These results, supported by numerical simulations, show that these crystals have a great potential as nonlinear media in both low-energy, few-cycle systems and high peak power amplifiers for terawatt to petawatt systems based on noncollinear optical parametric chirped pulse amplification (NOPCPA) or a hybrid.
ultrafast laser high power laser nonlinear optics ultra-broadband noncollinear OPA YCOB and BiBO nonlinear crystal High Power Laser Science and Engineering
2020, 8(3): 03000e29
北京航空航天大学 精密光机电一体化技术教育部重点实验室, 北京 100191
采用光纤作为传输链路, 将光子晶体光纤作为系统的输出阵列, LiNbO3波导作为相位调制器, 构建了一种基于光纤光路的光波导光学相控阵。根据光学相控阵理论和LiNbO3波导的电光效应, 分析了系统的可行性, 并研究了这种新型结构下的光波导光学相控阵的输出衍射特性和光子晶体光纤阵列结构参数的关系。研究结果表明通过控制施加在LiNbO3波导上的电压可以改变出射光束的附加相位从而实现光束的偏转; 光子晶体光纤阵列上的纤芯数量、纤芯间距以及纤芯的排列方式等结构参量会对系统的输出光束的光强分布、半峰值全宽度(FWHM)和归一化的振幅分布产生影响。随着光子晶体光纤制作工艺的不断发展, 系统的光束扫描质量将会逐渐提高并且色散特性和传输特性将会获得改善, 为今后这种光学相控阵系统的设计提供了理论基础和技术依据。
光学相控阵 光子晶体光纤 铌酸锂波导 光束控制 OPA PCF LiNbO3 wave-guide beam steering 红外与激光工程
2017, 46(6): 0620003
为了观察脉冲在时域上是否产生调制现象, 从而判断其频谱情况, 利用非线性晶体中的OPA (光学参量放大)效应, 提出了一种 OPA-FROG (基于光参量放大的频率分辨光学开关)法光学任意波形测量方案, 该方案结构简单, 易于实现。在MATLAB环境下利用PCGP (主元素广义投影) 算法对测量波形进行恢复, 结果表明, 该方案能够准确地测量光学任意波形的幅度和相位。利用门脉冲选通过程含有增益放大的特点, 可以实现对微弱信号的测量。
光学参量放大 频率分辨光学开关 光学任意波形测量 主元素广义投影算法 OPA FROG optical arbitrary waveform measurement PCGP algorithm
1 第二炮兵工程大学304室, 西安 710025
2 第二炮兵工程大学303室, 西安 710025
针对单目视觉系统中载体纯旋转运动引起的估计退化问题, 结合运动参数约束条件, 提出了一种基于OPA的时空约束单目视觉位姿估计方法。该方法利用OPA算法在估计本质矩阵和平移方向之前判断载体的运动形式, 检测修正估计退化问题, 并结合摄像机在运动过程中的时间相关约束及图像特征点在空间中的相关约束, 实现单目视觉系统的位姿估计。两组对比实验结果分析表明,新算法相比于传统的估计算法具有更高的精度和稳定性。
视觉导航 单目视觉 位姿估计 时空约束 visual navigation monocular vision OPA OPA pose estimation temporal constraint
State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, Department of Electronic Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
Frontiers of Optoelectronics
2011, 4(3): 264
天津大学 电子信息工程学院 光纤通信实验室, 天津 300072
在高重复频率的光窄脉冲源中,为了获得更窄的脉冲,需要增加泵浦功率;但泵浦功率的提高会使光放大器的增益趋于饱和,放大的自发辐射噪音增强,脉冲光信噪比下降.为此,提出了利用啁啾管理和光纤光参量放大相结合的脉冲压窄方案.将强度调制后的泵浦光通过相位调制引入线性负啁啾，由于经参量过程后在新的闲频光上啁啾会加倍，从而进一步增大了信号的谱宽，并通过色散补偿介质实现了光脉冲压缩.实验给出了10 GHz速率下的结果，通过泵浦光的相位调制在0.5 W平均泵浦光功率条件下得到了脉宽19 ps的光脉冲,结果与理论分析基本吻合.
光通信 光脉冲压窄 光参量放大 相位调制 频率啁啾 Optical communication Optical pulse compression Optical Parametric Amplifier(OPA) Phase Modulation (PM) Frequency chirp
北京大学物理学院, 介观物理国家重点实验室, 北京 100871
基于非共线光学参量放大的飞秒时间分辨荧光光谱技术是一种新的超快光谱研究方法。 文章研究了荧光放大的参量过程。 超连续的种子光其瞬时光强可以被线性放大。 由于系统高达107的放大能力, 泵浦脉冲能量的微小不稳定性在最终放大输出信号中将产生很大起伏。 提出了一种利用圆锥辐射作为参考消除此干扰的方法。 研究表明, 探测的荧光动力学曲线有显著改善。
飞秒 光学参量放大 圆锥辐射 荧光动力学 Femtosecond OPA Cone emission Fluorescence dynamics 光谱学与光谱分析
2011, 31(5): 1283
1 中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
2 中国工程物理研究院,激光?郾溲芯恐行?四川,绵阳,621900
提出了一种很有特色的基于超连续谱注入的飞秒光参量放大技术,该种技术方法不仅克服了常规1 053 nm脉冲在前端小能量放大时的增益窄化现象,而且可实现800 nm激光和1 053 nm激光的零时间同步.通过系统的实验研究,获得了大于4 mJ的1 053 nm宽带信号光能量.
飞秒脉冲 光参量放大(OPA) 超连续谱
