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全光固体条纹相机的理论及其静态实验研究被引量：7: 2014年; 全光固体条纹相机采用空间调制抽运光激发平板波导光偏转器,通过精确控制抽运光和信号光之间的时间延迟,实现对入射到波导芯层信号光的偏转扫描.它能有效解决传统变像管条纹相机因空间电荷效应造成的动态范围降低以及光电阴极材料在红外波段探测受限等问题,且结构简单,系统稳定性高,理论时间分辨率可达皮秒甚至亚皮秒量级.本文围绕全光固体条纹相机的核心部件—–AlxGa1-xAs/GaAs/AlxGa1-xAs平板波导光偏转器,研究了在带填充效应、带隙收缩效应以及自由载流子吸收效应作用下GaAs折射率的变化情况;在GaAs折射率变化达到0.01量级,信号光束斑大小和波导宽度之比p=0.5时,得到系统的理论时间分辨率为2 ps;按照静态实验条件求得的理论空间分辨率为17 lp/mm,实验结果显示其值为9 lp/mm.; 梁玲亮田进寿汪韬李福利高贵龙王俊锋王超卢裕徐向晏曹希斌温文龙辛丽伟刘虎林王兴; 关键词：空间分辨率时间分辨率

InP/InGaAs/InP红外光电阴极时间响应特性的模拟研究被引量：6: 2013年; 文中理论研究了InP/In0.53Ga0.47As/InP异质结透射式红外光电阴极的时间响应特性，光谱响应范围1.0～1.7μm。在场助偏压的作用下，模拟计算了光激发的电子在阴极内部的传输特性。模拟计算表明，光电阴极的响应速度随场助偏压的增大而加快；随光吸收层厚度的增大而减慢；随光吸收层掺杂浓度的增大，光电阴极的响应速度变慢。发射层厚度及掺杂浓度的增大都会使得阴极的响应时间加长。经过对阴极结构参数和掺杂浓度的优化，得到在吸收层和发射层厚度分别为2μm、0.5μm，掺杂浓度分别为1.5×1015 cm-3、1.0×1016 cm-3时，在适当场助偏压下光电阴极的响应时间可优于100 ps。; 孙巧霞徐向晏安迎波曹希斌刘虎林田进寿董改云郭晖李燕红; 关键词：红外光电阴极 INP IN0 INP 时间响应特性

行波前置短磁聚焦飞秒条纹管设计被引量：3: 2014年; 设计了一款长度为265 mm的飞秒条纹管.采用短磁聚焦透镜和行波偏转板,并将行波偏转板置于磁透镜之前以提高偏转灵敏度.采用蒙特卡罗方法对阴极表面理想点和阴极狭缝发射的光电子初始参量进行了模拟抽样,用CST软件的Particlc Tracking模块模拟跟踪了光电子的运行轨迹,统计分析了光电子在最佳像面上的位置分布和渡越时间,给出了光电子在最佳像面上的点扩展函数和调制传递函数.计算结果显示,所设计的条纹管阴极有效尺寸达到6 mm,放大率为2.4～2.5,动态空间分辨力大于55 lp/mm.经保守估算,条纹管的时间分辨力有望达到245 fs.; 王强强田进寿丁永坤温文龙刘蓉卢裕徐向晏曹希斌王兴王俊锋

磁透镜内径比对条纹变像管性能的影响被引量：2: 2014年; 针对一款高时空分辨率飞秒条纹变像管的带极靴磁透镜结构,提出了更加符合实际磁场分布规律的"高斯型"磁场分析模型,并且研究了磁透镜内径比对条纹变像管时间、空间分辨特性的影响。利用Lorentz软件数值研究了条纹变像管中不同内径比的磁透镜所产生的磁场分布,并且采用Monte-Carlo方法对大量光电子初始参量进行抽样计算,通过跟踪行波偏转前置短磁聚焦条纹变像管中大量光电子的运行轨迹,统计分析了光电子在最佳像面上的位置分布,最后利用调制传递函数对条纹管时空分辨能力进行评价。结果表明:当磁透镜内径比r1/r2=0.83时,磁场对电子束进行有效聚焦,获得物理时间分辨率优于190 fs,且狭缝边缘(狭缝总长度为6 mm)空间分辨率达到100 lp/mm的结果。; 刘蓉田进寿王强强王超温文龙卢裕刘虎林曹希斌王俊锋赵卫; 关键词：磁透镜空间分辨率时间分辨率

基于电吸收调制器的深度成像系统误差分析被引量：1: 2015年; 建立了基于电吸收调制器(EAM)的深度成像系统数值模型.为定量描述时序误差对系统精度的影响推导了含尺度因子的测量误差公式,分析了光调制器参数、系统噪声和时序误差对测量误差的影响.结果表明,无时序误差时,测量值标准偏差与传感器阱中信号电子数的平方根成反比,与阱中背景电子数和信号电子数之比的平方根成正比;采用高调制速度和高消光比的EAM可以提高系统精度;随着时序偏移误差增加,系统精度将迅速下降且难以通过增加传感器阱中信号电子数的方式提升;如要求7 m处单幅深度图像精度小于1 cm,则需要传感器阱深大于等于300 Ke,时序的偏移误差小于等于±200 ps.; 张敏睿贺正权田进寿汪韬; 关键词：成像系统电吸收调制器

基于电子轰击式CCD的大动态条纹相机研究被引量：11: 2015年; 为了实现对更弱、以及物理量跨度更大的信号探测,满足材料、生物、信息、半导体物理以及能源等重大科学领域对诊断精密化的进一步需求,需要提高条纹相机的动态范围、空间分辨率和信噪比.为此,本文研制了基于电子轰击式CCD(EBCCD)的大动态条纹相机,条纹变像管采用时间和空间方向分别聚焦的矩形框电极和电四极透镜结构,可降低空间电荷效应.并提高电子加速电压,减小电子渡越时间以降低空间电荷相互作用时间.采用基于电子轰击读出技术的背照式CCD(BCCD)作为读出器件,取代传统的像增强CCD(ICCD)以缩短图像转换链,较大地降低了超快诊断设备转换过程中的图像衰减,从而提高条纹相机图像的信噪比、空间分辨率和动态范围.实验得到静态空间分辨率高于35 lp/mm,动态空间分辨率达到20 lp/mm,偏转灵敏度为60.76 mm/k V,动态范围达到2094:1,扫描速度非线性为5.04%,条纹相机的电子轰击半导体(EBS)增益达到3000以上.; 朱敏田进寿温文龙王俊锋曹希斌卢裕徐向晏赛小锋刘虎林王兴李伟华; 关键词：条纹相机空间分辨率动态范围

一种用于距离选通的ICCD设计与实现被引量：2: 2015年; 研制了一种短余辉、高分辨率、快时间响应的高速选通超二代像增强器,通过光纤锥与CCD进行耦合成高性能距离选通ICCD,理论分析各部件的性能及其对系统空间分辨率的影响;采用FPGA设计电路控制系统,该系统产生出纳秒级的选通门宽以实现对ICCD的数字控制,同时可以对选通脉冲宽度和延时时间进行调整以实现不同亮度以及距离目标的清晰成像,降低背景噪音以及增大成像的动态范围.此外,该系统具有增益监控和调节功能,信噪比达到20∶1dB,在超二代像增强器阴极和微通道板输入面之间加幅度为-200V、宽度为3ns直流连续可调的选通脉冲以实现对增强器的选通,为了提高光电阴极补充电子的速度,在输入窗内表面光刻有线宽为5μm、间距为50μm正方形格栅以保证选通门宽为3ns时光电阴极有足够快的响应速度,选通频率最高可达到300kHz,实验测试在微通道板电压为700V、荧光屏电压为5 000 V时增强器增益可达10 718cd/m2 lx,ICCD系统空间分辨率达到29.7lp/mm.; 何欢田进寿温文龙王俊锋刘虎林赛小锋韦永林辛丽伟李力舟; 关键词：成像系统距离选通 FPGA ICCD 增益控制

基于物联网的智能化条纹相机控制系统的研制被引量：6: 2017年; 为满足条纹相机便携化、智能化的发展需要,研制了一种高适用性的分布式智能控制系统,实现了对条纹相机工作参量的监测,对电极电压、扫描工作模式的精确控制以及对图像的采集与处理.基于物联网技术框架与客户端-服务器的结构模式,实现了有线及无线设备扩展的多机协作功能与移动监控功能.并针对该控制系统,设计了具有自保护功能的自激型反激式可调高压电源模块,基于自激式拓扑的简单结构,实现了电源的小型化,且线性调整准确度可达1%.采用Nd∶YLF脉冲激光器(脉宽8ps,波长526.5nm)对应用该控制系统的可见光皮秒条纹相机进行标定,测试得到动态分辨率为12.75Lp/mm(CTF=14%),动态范围为234∶1,时间分辨率达到14ps.; 吕斌裴承全田进寿温文龙王俊锋; 关键词：条纹相机分布式控制物联网过流保护

多碱光电阴极灵敏度理论模拟被引量：4: 2014年; 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700nm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80nm和200nm。; 安迎波徐向晏孙巧霞曹希斌温文龙王俊锋刘虎林卢裕田进寿李晓峰李燕红; 关键词：光电子学多碱光电阴极灵敏度

偏振双向衰减对光学成像系统像质影响的矢量平面波谱理论分析被引量：2: 2017年; 偏振双向衰减(diattenuation)是指偏振元件引入的光场传播过程中表征电矢量的两个正交偏振态的振幅变化特性.在大部分有关偏振像差的讨论中,聚焦光场偏振态的振幅变化对其分布的影响较小而不被重视.但在一些大相对孔径光学系统中,对于分束器、光调制器等有复杂平面介质结构的低透过率光学元件而言,引入的偏振相关的振幅调制相对大得多.本文依据矢量平面波谱理论,建立了笛卡尔坐标系下的理想光学成像系统的矢量光学模型,验证了与德拜矢量衍射积分的一致性.在线偏振光入射的条件下,对在汇聚光路中使用的光学元件的偏振双向衰减特性对成像质量的影响进行理论研究.结果表明,在调制传递函数的低频率处(v<0.2NA/λ),这种影响是可以忽略的;随着空间频率的增加,光学元件的偏振双向衰减特性对成像系统调制传递函数的影响逐渐变大.若要求调制传递函数的数值不低于衍射极限的90%,中频处(0.2NA/λ0.8NA/λ时,则需要控制在[0.9,1.11]的范围内.随着光学系统光轴与光学分界面法向的倾角增加,容差范围有所放宽.; 张敏睿贺正权汪韬田进寿; 关键词：调制传递函数

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国家自然科学基金(11274377)

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