1 南京信息工程大学 电子与信息工程学院,南京 210044
2 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 信息功能材料国家重点实验室,上海 200050
3 赋同量子科技（浙江）有限公司,浙江 嘉兴 314100
4 无锡学院 电子信息工程学院,江苏 无锡 214105
针对超导纳米线单光子探测器（SNSPD）应用需求的多样化,设计了一款面向SNSPD的可拓展时间抖动测量模块。基于对SNSPD系统时间抖动测量原理的分析,设计了数字化单元、时间数字转换（TDC）单元和现场可编程门阵列（FPGA）单元,实现对SNSPD输出信号的数字化、时间信息测量以及数据读取。对该模块TDC单元的分辨率、线性度和时间精度分别标定,测试结果表明TDC单元的分辨率好于55 ps,测量数据呈线性,100 ns以内时间精度低于36 ps。通过结合实用化SNSPD系统,实现了100 ps左右的时间抖动表征,并与商用时间相关单光子计数（TCSPC）模块进行对比,验证了该模块对于SNSPD系统时间抖动测量的可行性。
超导纳米线单光子探测器 时间抖动 时间数字转换 现场可编程门阵列 superconducting nanowire single photon detector time jitter time-to-digital conversion field-programmable gate array
强激光与粒子束
2023, 35(8): 082002
1 东莞理工学院 电子工程与智能化学院，广东 东莞 523808
2 深圳大学 物理与光电工程学院，广东 深圳 518060
3 广东工业大学 物理与光电工程学院，广东 广州 510006
高重复频率的飞秒激光在高速激光测距和三维成像等领域有着非常重要的作用。其中基于飞秒光纤激光器的高次谐波锁模是获得GHz量级以上高重复频率脉冲的重要手段之一。基于含腔内光栅对色散补偿的非线性偏振旋转（NPR）锁模的掺镱（Yb）光纤激光器，在180 mW泵浦光时获得了稳定的143 MHz基频锁模脉冲序列，当泵浦光功率升至1 W时获得了最高20次谐波（2.86 GHz）锁模脉冲序列输出。系统地对比研究了基频锁模与高次谐锁模状态下，脉冲重复频率精密锁定后的艾伦偏差和相位噪声，7次谐波锁模状态下重复频率锁定精度能够保持在10−13 Hz@1 s的稳定度，为高次谐波锁模飞秒激光脉冲序列用于精密测量提供了实验依据。
高次谐波锁模 飞秒掺镱光纤激光器 脉冲重复频率 时间抖动 相位噪声 high-order harmonic mode locking femtosecond Ytterbium-doped fiber laser pulse repetition frequency time jitter phase noise 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210779
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所，四川 绵阳 621900
2 中物院脉冲功率科学与技术重点实验室，四川 绵阳 621900
介绍了中能X光机装置触发系统研制和相关实验结果，触发系统包括主机6个支路激光开关的触发和主机放电的触发。其中6个支路的触发由6台YAG四倍频激光器完成，主机放电电触发系统由1台YAG四倍频激光器来触发。实验结果表明：每台激光器出光时间抖动σ小于等于0.3 ns，激光开关导通延迟时间约25 ns，抖动σ小于等于1.2 ns，电触发系统中激光与触发器输出电压之间的时间抖动σ为0.5 ns，匹配负载上电压大于120 kV，前沿约28 ns，脉宽150 ns。中能X光机在杆箍缩二极管负载上获得最大输出为4.2 MV/100 kA的电脉冲，电压脉冲半高宽约55 ns，输出的X射线时间抖动σ为3.4 ns。实验结果表明触发系统具备对6个支路精确调节和控制的能力，确保了中能X光机装置的高可靠性。
激光触发开关 触发 时间抖动 YAG激光器 laser trigger switch trigger time jitter YAG laser 强激光与粒子束
2022, 34(11): 115001
1 钱学森空间技术实验室, 北京 100094
2 中国空间技术研究院, 北京 100094
超导纳米线单光子探测器(SNSPD)被认为是一种具有良好综合性能的单光子探测技术,其优异的时间分辨能力使得该器件在量子精密测量和时变天文观测等领域具有广泛的应用。从热周期、电周期和时间抖动三个方面,综述了SNSPD时间分辨率的影响因素、内在的物理机制、内禀极限以及可能的优化方向,并介绍了本课题组最近关于X射线SNSPDs的时间分辨率研究。SNSPDs的研究有助于揭示超导纳米线单光子探测技术内在的物理机制,对其在时间测量相关的实际工程中的应用具有价值。
成像系统 时间分辨率 超导纳米线 单光子探测 时间抖动 激光与光电子学进展
2021, 58(10): 1011006
红外与激光工程
2020, 49(6): 20200147
南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
高精度的脉冲激光测距系统一直都是激光测距领域的研究热点之一。测距误差的存在直接影响了激光测距精度的结果, 利用差分信号时刻鉴别法的研究未见报道, 因此对差分时刻判别法的研究具有重要意义。为了研究这一问题, 对影响脉冲激光测距精度的因素进行了分析, 可以认为幅度时间游动效应和上升时间游动效应产生的时间晃动是影响测距精度最主要的因素。通过分析可以看出, 所设计的差分信号时刻鉴别电路能够有效提高测距精度, 达到了设计要求。在实验测试中,差分信号时刻鉴别电路对70 m内不同距离的单次测距误差保持在9 mm以内, 相比之下单端信号时刻鉴别电路的单次测距精度范围为[-12 mm,11 mm]。实验结果表明同单端信号单次测距误差相比, 测距精度有了明显的提高。该方法可以为现有的如何提高脉冲激光测距精度技术提供参考价值。
脉冲激光测距 时刻鉴别电路 时间晃动误差 差分信号 双阈值 pulsed laser ranging time discrimination circuit time jitter error differential signal double threshold 红外与激光工程
2019, 48(12): 1205001
陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
基于多相位屏原理并利用功率谱反演法,建立了光强闪烁对脉冲到达时刻抖动的影响模型,仿真研究了不同接收孔径和不同传输距离条件下脉冲到达时刻抖动的变化规律。仿真结果表明:在孔径接收条件下,脉冲到达时刻抖动呈正偏态分布;采用大孔径接收天线可有效抑制脉冲到达时刻的抖动;与近地端相比,传输距离的变化对远地端脉冲到达时刻抖动的影响较小。搭建了大气湍流引起的脉冲到达时刻抖动的实验平台,采集了经过湍流信道传播的秒脉冲波形,利用门限检测法确定了脉冲到达时刻。实验结果表明,脉冲到达时刻抖动分布与理论分析结果相符。
大气光学 空间激光授时 大气湍流 光强闪烁 脉冲到达时刻抖动
报道了一种小时间抖动、高重复频率Nd∶YAG/Cr
4+∶YAG被动调Q微型激光器。该激光器以808 nm单管激光二极管作为抽运源,基于切割方向为[001]的Cr
4+∶YAG晶体在一定入射光功率密度下的极化取向特性,采用偏振抽运的方式,使抽运光偏振方向与晶轴方向平行,将Nd∶YAG晶体吸收后剩余的抽运光全部用于漂白Cr
4+∶YAG晶体该晶轴方向的电偶极子。结果表明,采用偏振抽运的方式,通过优化切割方向为[001]的Cr
4+∶YAG晶体取向,可以有效减小Nd∶YAG/Cr
4+∶YAG被动调Q微型激光器输出脉冲时间抖动。
激光器 时间抖动 Cr
4+∶YAG; 被动调Q 各向异性 光学学报
2018, 38(10): 1014004
1 中国工程物理研究院 研究生部, 北京 100088
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
基于高功率重复频率脉冲功率源的应用需求, 研制了一种三电极场畸变结构气体火花间隙开关, 并开展了重复频率条件下的触发特性研究。实验研究了场畸变火花间隙开关的触发特性随重复频率、气体成分、工作压强和工作系数的变化关系, 计算了气体开关的触发击穿时延和抖动参数, 分析了影响开关触发特性的主要因素。实验结果表明：气体开关触发击穿的抖动随着重复频率增加而增大; 填充气体中SF6和 N2体积比1∶1时, 混合气体的综合性能较好; 工作系数主要影响开关第二放电火花间隙(间隙2)的击穿抖动。
气体开关 抖动 脉冲功率技术 gas switch time jitter pulse power technology 强激光与粒子束
2018, 30(10): 105003
