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全光固体条纹相机的理论及其静态实验研究

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

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全光固体条纹相机的理论及其静态实验研究

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

Theoretical and static experiment research on all optical solid state streak camera

Liang Ling-Liang, Tian Jin-Shou, Wang Tao, Li Fu-Li, Gao Gui-Long, Wang Jun-Feng, Wang Chao, Lu Yu, Xu Xiang-Yan, Cao Xi-Bin, Wen Wen-Long, Xin Li-Wei, Liu Hu-Lin, Wang Xing
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  • 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.
    All optical solid state streak camera is to carry out the process of deflecting and scanning of the signal light which is coupled into the core of the waveguide, with spatially-modulated pump pulse exciting the light deflector, through precisely controlling the time delay between signal light and pump light. Not only can it solve the problems existing in the traditional photoelectron streak camera such as the decrease of the dynamic range caused by space charge effect and incapability of detecting the infrared light signal for photoelectric cathode, but also it has the advantages of simple structure, systemic stability. And the theoretical temporal resolution can reach up to picosecond scale even sub picosecond scale. For the AlxGa1-xAs/GaAs/AlxGa1-xAs planar waveguide light deflector, we discuss in detail the change of the refractive index of the GaAs with time under the common influences of band filling, band gap shrinkage and free carrier absorption effect; when the change of the refractive index is on the order of 0.01 and the ratio of the signal spot size to the width of the waveguide p=0.5, the theoretical temporal resolution can reach 2 ps; finally, the theoretical spatial resolution is calculated to be 17 lp/mm according to the condition of static experiment, while the experimental results show that spatial resolution is 9 lp/mm.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11274377,61176006)和财政部重大科研装备仪器项目(高性能条纹相机的研制)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11274377, 61176006), Ministry of Finance Major Research Equipment Project, China (Development of High Performance Streak Camera).
    [1]

    Huang Y X, Jiang S E, Li W H, Hu X, Xie X L, Liu F Q 2006 High Power Laser and Particle Beams 18 829 (in Chinese) [黄翼翔, 江少恩,李文洪, 胡昕, 谢兴龙, 刘凤翘 2006 强激光与粒子束 18 829]

    [2]

    Yuan Y T, Hao Y D, Zhao Z Q, Hou L F, Miao W Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 6963 (in Chinese) [袁永腾, 郝轶聃, 赵宗清, 侯立飞, 缪文勇 2010 物理学报 59 6963]

    [3]

    Pan J S, Qi L, Xiao H L, Zhang R, Zhou J X, Pu D D, L J W 2012 Acta Phys. Sin. 61 194211 (in Chinese) [潘京生, 亓鲁, 肖洪亮, 张蓉, 周建勋, 蒲冬冬, 吕景文 2012 物理学报 61 194211]

    [4]

    Yao L, Dao Y C, Lina Y, Alfano R R 1991 Opt. Lett. 16 438

    [5]

    Shintaro H, Kyoji S, Tetsuro K 2005 Appl. Phys. Lett. 87 081101

    [6]

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

    [7]

    Lin J G, Liu C H, Zhu Z H, Lai R S, Huo C R 1980 Acta Phys. Sin. 29 406 (in Chinese) [林金谷, 刘承惠, 朱振和, 赖瑞生, 霍崇儒 1980 物理学报 29 406]

    [8]

    Kane D J, Trebino R 1993 IEEE J. Quantum Electron. 29 571

    [9]

    Laconis C, Walmsley I A 1998 Opt. Lett. 23 792

    [10]

    Wang C, Tian J S, Kang Y F, Wang T 2012 Chin. J. Vacuum Sci. Technol. 32 653 (in Chinese) [王超, 田进寿, 康轶凡, 汪韬 2012 真空科学与技术学报 32 653]

    [11]

    Walden R H 1999 IEEE J. Sel. Areas Comm. 17 539

    [12]

    Tian J S, Bai Y L, Liu B Y 2006 Acta Photon. Sin. 35 1832 (in Chinese) [田进寿, 白永林, 刘百玉 2006 光子学报 35 1832]

    [13]

    Shih T M, Sarantos C H, Haynes S M, Heebner J E 2012 Opt. Express 20 414

    [14]

    Itatani J, Quéré F, Yudin G L, Krausz I F, Corkum P B 2002 Appl. Phys. Lett. 88 173903

    [15]

    Brian R B, Richard A S, Jesu’s A D A 1990 IEEE J. Quantum Electron. 26 113

  • [1]

    Huang Y X, Jiang S E, Li W H, Hu X, Xie X L, Liu F Q 2006 High Power Laser and Particle Beams 18 829 (in Chinese) [黄翼翔, 江少恩,李文洪, 胡昕, 谢兴龙, 刘凤翘 2006 强激光与粒子束 18 829]

    [2]

    Yuan Y T, Hao Y D, Zhao Z Q, Hou L F, Miao W Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 6963 (in Chinese) [袁永腾, 郝轶聃, 赵宗清, 侯立飞, 缪文勇 2010 物理学报 59 6963]

    [3]

    Pan J S, Qi L, Xiao H L, Zhang R, Zhou J X, Pu D D, L J W 2012 Acta Phys. Sin. 61 194211 (in Chinese) [潘京生, 亓鲁, 肖洪亮, 张蓉, 周建勋, 蒲冬冬, 吕景文 2012 物理学报 61 194211]

    [4]

    Yao L, Dao Y C, Lina Y, Alfano R R 1991 Opt. Lett. 16 438

    [5]

    Shintaro H, Kyoji S, Tetsuro K 2005 Appl. Phys. Lett. 87 081101

    [6]

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

    [7]

    Lin J G, Liu C H, Zhu Z H, Lai R S, Huo C R 1980 Acta Phys. Sin. 29 406 (in Chinese) [林金谷, 刘承惠, 朱振和, 赖瑞生, 霍崇儒 1980 物理学报 29 406]

    [8]

    Kane D J, Trebino R 1993 IEEE J. Quantum Electron. 29 571

    [9]

    Laconis C, Walmsley I A 1998 Opt. Lett. 23 792

    [10]

    Wang C, Tian J S, Kang Y F, Wang T 2012 Chin. J. Vacuum Sci. Technol. 32 653 (in Chinese) [王超, 田进寿, 康轶凡, 汪韬 2012 真空科学与技术学报 32 653]

    [11]

    Walden R H 1999 IEEE J. Sel. Areas Comm. 17 539

    [12]

    Tian J S, Bai Y L, Liu B Y 2006 Acta Photon. Sin. 35 1832 (in Chinese) [田进寿, 白永林, 刘百玉 2006 光子学报 35 1832]

    [13]

    Shih T M, Sarantos C H, Haynes S M, Heebner J E 2012 Opt. Express 20 414

    [14]

    Itatani J, Quéré F, Yudin G L, Krausz I F, Corkum P B 2002 Appl. Phys. Lett. 88 173903

    [15]

    Brian R B, Richard A S, Jesu’s A D A 1990 IEEE J. Quantum Electron. 26 113

  • [1] 田丽萍, 沈令斌, 陈萍, 刘玉柱, 陈琳, 惠丹丹, 陈希儒, 赵卫, 薛彦华, 田进寿. 基于各向异性及后加速技术的百飞秒时间分辨条纹管设计. 物理学报, 2024, 0(0): 0-0. doi: 10.7498/aps.73.20231382
    [2] 田丽萍, 沈令斌, 陈萍, 刘玉柱, 陈琳, 惠丹丹, 陈希儒, 赵卫, 薛彦华, 田进寿. 基于各向异性及后加速技术的百飞秒时间分辨条纹管设计. 物理学报, 2023, 72(24): 248502. doi: 10.7498/aps.72.20231382
    [3] 王翀, 党文斌, 朱炳利, 杨凯, 杨嘉皓, 韩江浩. 光电倍增管时间测量误差补偿方法研究. 物理学报, 2022, 71(22): 222901. doi: 10.7498/aps.71.20221193
    [4] 吕浩昌, 赵云驰, 杨光, 董博闻, 祁杰, 张静言, 朱照照, 孙阳, 于广华, 姜勇, 魏红祥, 王晶, 陆俊, 王志宏, 蔡建旺, 沈保根, 杨峰, 张申金, 王守国. 基于深紫外激光-光发射电子显微技术的高分辨率磁畴成像. 物理学报, 2020, 69(9): 096801. doi: 10.7498/aps.69.20200083
    [5] 汤永辉, 郑铸, 谢实梦, 黄林, 蒋华北. 基于多路放大器加法电路噪声抑制的热声成像技术. 物理学报, 2020, 69(24): 240701. doi: 10.7498/aps.69.20201036
    [6] 田丽萍, 李立立, 温文龙, 王兴, 陈萍, 卢裕, 王俊锋, 赵卫, 田进寿. 小型条纹管数值模拟及实验研究. 物理学报, 2018, 67(18): 188501. doi: 10.7498/aps.67.20180643
    [7] 梁帅西, 秦敏, 段俊, 方武, 李昂, 徐晋, 卢雪, 唐科, 谢品华, 刘建国, 刘文清. 机载腔增强吸收光谱系统应用于大气NO2空间高时间分辨率测量. 物理学报, 2017, 66(9): 090704. doi: 10.7498/aps.66.090704
    [8] 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. 基于电子轰击式CCD的大动态条纹相机研究. 物理学报, 2015, 64(9): 098501. doi: 10.7498/aps.64.098501
    [9] 刘蓉, 田进寿, 李昊, 王强强, 王超, 温文龙, 卢裕, 刘虎林, 曹希斌, 王俊锋, 徐向晏, 王兴. 行波偏转器前置短磁聚焦条纹变像管理论设计与实验研究. 物理学报, 2014, 63(5): 058501. doi: 10.7498/aps.63.058501
    [10] 陈英明, 王秉中, 葛广顶. 微波时间反演系统的空间超分辨率机理. 物理学报, 2012, 61(2): 024101. doi: 10.7498/aps.61.024101
    [11] 胡慧君, 赵宝升, 盛立志, 赛小锋, 鄢秋荣, 陈宝梅, 王朋. 用于脉冲星导航的X射线光子计数探测器研究. 物理学报, 2012, 61(1): 019701. doi: 10.7498/aps.61.019701
    [12] 吴丹, 陶超, 刘晓峻. 有限方位扫描的光声断层成像分辨率研究. 物理学报, 2010, 59(8): 5845-5850. doi: 10.7498/aps.59.5845
    [13] 任韧, 徐进, 任大男. 半导体核磁共振显微压力的质子全自旋量子门的实现. 物理学报, 2010, 59(11): 8155-8159. doi: 10.7498/aps.59.8155
    [14] 代秋声, 漆玉金. 针孔单光子发射计算机断层成像的空间分辨率研究. 物理学报, 2010, 59(2): 1357-1365. doi: 10.7498/aps.59.1357
    [15] 张小正, 毕传兴, 徐亮, 陈心昭. 基于波叠加法的近场声全息空间分辨率增强方法. 物理学报, 2010, 59(8): 5564-5571. doi: 10.7498/aps.59.5564
    [16] 葛广顶, 王秉中, 黄海燕, 郑罡. 时间反演电磁波超分辨率特性. 物理学报, 2009, 58(12): 8249-8253. doi: 10.7498/aps.58.8249
    [17] 向良忠, 邢达, 郭华, 杨思华. 高分辨率快速数字化光声CT乳腺肿瘤成像. 物理学报, 2009, 58(7): 4610-4617. doi: 10.7498/aps.58.4610
    [18] 刘华锋. 利用作用深度信息提高正电子断层成像仪分辨率一致性. 物理学报, 2006, 55(10): 5186-5190. doi: 10.7498/aps.55.5186
    [19] 周晓军, 杜 东, 龚俊杰. 偏振模耦合分布式光纤传感器空间分辨率研究. 物理学报, 2005, 54(5): 2106-2110. doi: 10.7498/aps.54.2106
    [20] 刘 力, 邓小强, 王桂英, 徐至展. 改善共焦系统轴向分辨率的位相型光瞳滤波器. 物理学报, 2001, 50(1): 48-51. doi: 10.7498/aps.50.48
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-10-11
  • 修回日期:  2013-11-18
  • 刊出日期:  2014-03-05

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