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基于探针光调制的皮秒分辨X-ray探测方法与实验

王博 白永林 曹伟伟 徐鹏 刘百玉 缑永胜 朱炳利 候洵

基于探针光调制的皮秒分辨X-ray探测方法与实验

王博, 白永林, 曹伟伟, 徐鹏, 刘百玉, 缑永胜, 朱炳利, 候洵
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  • 高能密度物理研究中涉及许多单次皮秒现象的诊断测量, 然而对单次X-ray脉冲形状、X-ray与激光脉冲的皮秒精度同步依然是极具挑战的课题. 传统行波选通分幅相机受电子渡越时间限制, 难以突破40 ps时间分辨极限. 本文围绕半导体中光学探针光的全光调制效应, 提出一种以低温GaAs材料为基础, 实现皮秒时间分辨X-ray探测的新方法, 详细阐述了该探测器的工作机理、器件参数设计和时间分辨能力. 通过飞秒激光打靶实验, 验证了其概念设计的正确性. 结果表明该探测器具有约1.5 ps时间响应和10 ps时间分辨能力, 通过材料优化可将时间分辨提升 至1 ps以内.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11305259, 11327303)和财政部重大科研装备仪器项目资助的课题.
    [1]

    Hu X, Jiang S E, Cui Y L Huang Y X, Ding Y K, Liu Z L, Yi R Q, Li C G, Zhang J H, Zhang H Q 2007 Acta Phys. Sin. 56 1447 (in Chinese) [胡昕, 江少恩, 崔延莉, 黄翼翔, 丁永坤, 刘忠礼, 易荣清, 李朝光, 张景和, 张华全 2007 物理学报 56 1447]

    [2]

    Wang R R, Jia G, Fang Z H, Wang W, Meng X F, Xie Z Y, Zhang F 2014 Chin. Phys. B 23 113201

    [3]

    Pawley C J, Deniz A V 2000 Rev. Sci. Instrum. 71 1286

    [4]

    Schneider M B, Holder J P, James D L, Bruns H C, Celeste J R, Compton J 2006 Rev. Sci. Instrum. 77 321

    [5]

    Goda K, Tsia K K, Jalali B 2009 Nature 458 1145

    [6]

    Chris H S, John E H 2010 Opt. Lett. 35 1389

    [7]

    Baker K L, Stewart R E, Steele P T, Vernon S P, Hsing W W 2012 Appl. Phys. Lett. 101 031107

    [8]

    Baker K L, Stewart R E, Steele P T, Vernon S P, Hsing W W, Remington B A 2013 Appl. Phys. Lett. 103 151111

    [9]

    Durbin S M, Clevenger T, Graber T, Henning R 2012 Nature Photon. 6 111

    [10]

    Gibbs H M 1995 Optical Bistability: Controlling Light with Light (Orlando: Academic Press) pp135-137

    [11]

    Ziaja B, London R A, Hajdu J 2006 J. Appl. Phys. 99 033514

    [12]

    Liang L L, Tian J S, Wang T, Li F L, Gao G L, Wang J F, Wang C, Lu Y, Xu X Y, Cao X B, Wen W L, Xin L W, Liu H L, Wang X 2014 Acta Phys. Sin. 63 060702 (in Chinese) [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 2014 物理学报 63 060702]

  • [1]

    Hu X, Jiang S E, Cui Y L Huang Y X, Ding Y K, Liu Z L, Yi R Q, Li C G, Zhang J H, Zhang H Q 2007 Acta Phys. Sin. 56 1447 (in Chinese) [胡昕, 江少恩, 崔延莉, 黄翼翔, 丁永坤, 刘忠礼, 易荣清, 李朝光, 张景和, 张华全 2007 物理学报 56 1447]

    [2]

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-04-23
  • 修回日期:  2015-06-12
  • 刊出日期:  2015-10-05

基于探针光调制的皮秒分辨X-ray探测方法与实验

  • 1. 中国科学院西安光学精密机械研究所, 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 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
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11305259, 11327303)和财政部重大科研装备仪器项目资助的课题.

摘要: 高能密度物理研究中涉及许多单次皮秒现象的诊断测量, 然而对单次X-ray脉冲形状、X-ray与激光脉冲的皮秒精度同步依然是极具挑战的课题. 传统行波选通分幅相机受电子渡越时间限制, 难以突破40 ps时间分辨极限. 本文围绕半导体中光学探针光的全光调制效应, 提出一种以低温GaAs材料为基础, 实现皮秒时间分辨X-ray探测的新方法, 详细阐述了该探测器的工作机理、器件参数设计和时间分辨能力. 通过飞秒激光打靶实验, 验证了其概念设计的正确性. 结果表明该探测器具有约1.5 ps时间响应和10 ps时间分辨能力, 通过材料优化可将时间分辨提升 至1 ps以内.

English Abstract

参考文献 (12)

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