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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.
[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
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[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
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[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]
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