光声激光功率能量探测器特性的研究

在激光技术中,功率和能量是激光的重要物理参数.传统的测试仪器如碳斗功率/能量计及硅光敏二级管功率计,其使用光谱波段、灵敏度、线性动态范围等多项参数均得不到满意的统一.我们应用固体光声效应的Rosenwaig-Gersho(简称为R—G理论),用碳薄膜作吸收体,分别用微音器和PZT压电陶瓷为传感器,研制成激光功率/能量探测器,并对它的性能参数进行了实验测定.结果表明,该探测器具有灵敏度高、时间响应较快、动态范围宽、结构简单、造价低等优点,可用于常用激光器如He-Ne和TEA CO_2激光.连续及脉冲Nd:YAG激光功率/能量探测,用于红外激光光谱的探测其性能优于价格昂贵的热释电探测器.     

爆炸泵浦CO_2气动激光器

本文介绍了爆炸泵浦CO_2气动激光器的工作原理及实验装置;研究了以一氧化碳为燃料的CO_2-N_2-H_2O激光体系中CO_2含量、H_2O含量和爆炸球滞止压力等对激光能量输出的影响;测得了光脉冲的时间为17毫秒;还进行了乙炔(C_2H_2)、甲烷(CH_4)、环氧乙烷(C_2H_4O)等燃料的出光试验,均分别获得了几焦耳至几十焦耳能量的10.6μ的CO_2脉冲激光输出。     

相对永久密封真空康普顿探测器伽马灵敏度研究

针对强流脉冲γ射线探测,研制了厚入射窗结构真空康普顿探测器,并在60Co辐照装置上,准直孔径为40 mm的条件下,对2套样品探测器灵敏度进行了测量,得到了1.25 MeV的γ射线灵敏度,实验值分别为4.65×10-22 C/MeV和4.59×10-22 C/MeV.该实验值与蒙特卡罗程序MCNP的计算值(4.70×10-22 C/MeV)相比,误差范围一致,在0.5～3.0 MeV能量区间,探测灵敏度的能量响应变化小于20%.实验证明:该探测器比薄窗结构真空康普顿探测器的灵敏度提高了60%,克服了薄窗探测器封装加工和静态真空保持的困难;保存使用期可达2年以上,达到了相对永久密封的目的,可应用于粒子注量率为1020 cm-2·s-1以上的强流脉冲γ射线测量.     

TEA CO2脉冲激光辐照光导型HgCdTe探测器研究

在恒压偏置条件下,采用脉冲横向激励大气压CO2激光器对响应波长为8～12μs的PC型红外HgCdTe探测器进行辐照,分析了不同能量密度激光辐照下探测器的输出波形和干扰区时间长度.实验结果表明:探测器输出信号与激光能量密度密切相关;当辐照能量密度ρ<0.012 5J/mm2,激光脉冲到达光敏面时探测器输出信号急剧下降,激光辐照结束探测器立即恢复到无光照状态;当0.012 5≤ρ≤96.725 0J/mm2时,探测器的输出畸变会持续几μs后开始上升,随着能量密度增大,持续时间和畸变区的积分面积略有增大;当ρ>102.174J/mm2时,探测器的输出会出现多次振荡;当激光辐照能量密度为284.000J/mm2时,探测器信号发生畸变的时间达144μs左右.     

CH3NH3PbI3钙钛矿光电探测器的短脉冲光电响应

以Nd:YAG纳秒脉冲激光器的2倍频输出(532 nm)作为激发光源,比较了1步法、2步法制备钙钛矿光电探测器对ns量级短脉冲激光的光电响应.结果表明,2种钙钛矿光电探测器的上升沿响应时间相当,为20～ 25 ns,且随着探测器的性能退化,上升沿响应时间基本保持不变;在灵敏度方面,2步法CH3NH3PbI3钙钛矿光电探测器能够在更大入射能量范围内保持线性响应,且在低能入射条件下具有更佳的光电转换效率;在光电转换效率的长时间稳定性方面,1步法CH3NH3PbI3钙钛矿光电探测器优于2步法CH3NH3PbI3钙钛矿光电探测器.所得结果既有助于钙钛矿光电探测器的光电转换行为表征,也有利于拓展钙钛矿光电探测器的应用范围.     

卷积式结构的氮分子激光器

一、前言氮分子的第二正带跃迁(C~3Π■—B~3Π9)的紫外光(3371A)脉冲激光器,有着较广泛的用途。例如,可以用作调谐染料激光器的泵浦;可以激励薄膜激光器实现放大;可以用作喇曼激光雷达的光源;可以珍断癌细胞以及石油探测、农业育种等等。据报导,用氮分子激光器     

PIN、NBP及NBN型InAsSb中波红外探测器光电性能研究

系统探索了GaSb(001)衬底上InAsSb体材料的分子束外延生长和PIN型、NBP型及NBN型InAsSb单元单色红外探测器的制备工艺,并对其光学、电学等相关物理特性进行了研究对比.PIN型InAsSb单元探测器的R0A为224Ω·cm2(100K),77K下峰值探测率为3.6×1010cmHz1/2/W.NBN型和NBP型InAsSb单元探测器的R0A都达到了105Ω·cm2(100K)的量级,但NBN型比NBP型的R0A值更大,暗电流密度更低,77K下峰值探测率分别为8.5×101 2cmHz1/2/W和2.4×108cmHz1/2/W.最后制备完成了50%截止波长为3.8μm(PIN型)、3.4μm(NBP型)、2.6μm(NBN型)的InAsSb单元探测器.     

复合金属发射极真空康普顿探测器结构设计

采用Ta—Al复合金属电子转换靶设计了一种厚窗真空型康普顿探测器，其对1.25 MeV γ射线的探测效率达到7.85×10-3 e/γ，比Fe发射极探测器的探测效率高出约2.5倍。探测器具有良好的封装加工和静态真空保持特性，可用于强流脉冲γ射线测量场合。     

CO_2激光器斯塔克效应稳频法的实验研究

介绍了将斯塔克(Stark)电光调制技术应用于CO_2激光器稳频的基本原理与实验装置。实验表明:应用Stark电光调制技术于CO_2激光器的稳频,可获得10~(-9)量级的频率稳定度。     

基于高速微弱光电探测相关技术的浅析

高速微弱光电探测技术在激光通信中应用广泛,如何在噪声环境中检测出所需信号是一个难点。首先对光电探测器主要部分(光电二极管与放大器)的参数进行分析,然后分析了光电二极管输出信噪比,得出提高光电探测灵敏度关键在于选择恰当的器件以及设计合理的放大电路。通过搭建具体的实验电路,经过测试,该电路在工作波长为1 550 nm脉冲信号,传输速率为2.5 Gb/s条件下,误码率为10-12时,探测器灵敏度可达到-24.8 dBm,实现了高速微弱信号的探测。     

(Fe,Cr)_3O_4上CO、CO_2吸附性能的研究

本文用脉冲色谱技术和液氮冷阱分离技术研究了(Fe,Cr)_3O_4上CO、CO_2的吸附和反应性能。本文还用色谱法测定了吸附热。在(Fe,Cr)_3O_4上CO的吸附热为44.4千焦/摩(70—160℃),改变样品中的含铬量对CO的吸附热影响不大。CO_2的吸附热在低温区(76-155℃)为38.3千焦/摩;高温区(292.5—380℃)为32.6千焦/摩,但对缺氧表面可高达73.2千焦/摩(349—412℃)。这表明(Fe,Cr)_3O_4的表面状态不同,对高温区CO_2吸附热影响很大。     

脉冲型阵列量子级联激光器驱动电源

设计并研制了一种高精度的可调节阵列量子级联(QC: Quantum Cascale)激光器驱动电源, 以用于中红外多气体检测系统。该系统运用时分复用的思想, 利用并联加串联的方式, 同时驱动多个QC激光器。在硬件方面, 以DSP F28335为主处理器, 采用压控恒流源的原理, 通过大功率半导体器件, 实现脉冲频率(1~10 kHz, 步进0.5 kHz)、 占空比(0.5%~40%, 步进0.5%)、 电流幅值(0~4 A, 步进0.1 A)连续可调的脉冲恒流源。在控制方案上, 采用模拟PI(Proportion Integral)控制算法, 通过两级模拟PI环节的双重反馈方式, 提高了驱动电流的准确性和稳定性。同时, 该系统还设计了电源滤波慢启动电路、 过流保护电路、 过压保护电路、 静电防护电路等, 防止QC激光器被瞬间大电流损坏, 以确保激光器的正常工作。经实验测试, 当设定脉冲电流幅值为2.0 A, 脉冲频率为5 kHz, 脉冲宽度为2 μs时, 输出脉冲电流幅值稳定度优于1.7×10^-3 A, 脉冲宽度稳定度优于2.4×10^-2μs, 脉冲上升时间小于11.9 ns, 脉冲下降时间小于9.6 ns。在同时驱动多个QC激光器长时间测试过程中, 驱动电流稳定, QC激光器发光稳定, 测试指标达到要求。     

BaF2闪烁体探测器数字化信号中Ra本底的扣除研究

基于数据采集卡采用全脉冲获取方法对BaF2闪烁体探测器探测α粒子及γ射线的核脉冲波形进行了研究,通过计算全波形的面积提取了核脉冲信号的能量信息,构建了能谱.应用脉冲形状甄别方法对α粒子和γ射线进行了鉴别研究,根据脉冲信号的快/慢成分比的差别清楚地将α粒子从γ射线中鉴别开来.剔除了BaF2闪烁体探测器中固有226Ra及其子体222Rn、218Po、214Po本底的干扰.     

ID-201单光子计数器计数模型研究

InGaAs半导体单光子探测器具备探测性能强,集成度高等优势,在光谱分析和量子通信等领域有广泛的应用.本文以ID Quantique公司出品的ID-201半导体单光子计数器为研究对象,结合计数器核心部件雪崩光电二极管的工作原理探究其计数光子时的内部过程,推导出每秒钟光子计数值和该计数器几个重要参数触发频率(trigger frequency),门脉冲宽度(gate width),门强制关闭时间(dead time),探测效率(detection efficiency)之间的数学表达式.推导过程着重分析了计数门脉冲的关闭效应对光子探测概率的影响.首先利用泊松分布求解光子计数值与探测效率(detection efficiency)之间的关系,然后将计数过程分成两大部分,分析计数结果与门强制关闭时间(dead time)之间关系.求解得表达式后,利用1550nm激光器作为ID-201的输入光源,在各种不同实验条件下,对该表达式的正确性进行了检验.     

90毫瓦高功率氦-鎘激光器

金属蒸汽离子激光器,具有丰富的激光波长,光谱覆盖区域宽广,由紫外区到红外区;该类器件既可以连续工作,又可以脉冲方式工作,而且相当经济,从而决定了它在许多方面的应用。氦—镉激光器就是该类器件的典型代表,它在可见光区的主要谱线有红色激光(6359埃)、绿色激光(5337埃)和兰紫色激光(4416埃)等。尤其是兰紫色激光,对感光材料和许多探测器件来说,具有较大的灵敏度,因此,在全息照相、彩色显示、大气污染探测。情报传真技术和拉曼光谱等方面有着广泛地应用前途。此外,氦—镉激光器还能以简单的方法提供连续的紫外激光(3250埃),故在光化学、光生物学和激光医学等领域也获得重要应用。     

钨摻杂氧化钒基非制冷红外探测器性能研究

氧化钒(VOx)作为热敏材料已经广泛应用在非制冷红外探测器中,其中热敏材料的性能对于最终器件性能的影响尤为关键。为了研究钨元素摻杂对氧化钒热敏薄膜材料的相变温度、热滞宽度、低温时的电阻温度系数的影响以及对探测器性能指标的影响,利用微电子加工工艺制备了钨摻杂与非钨摻杂氧化钒溅射薄膜红外探测器件,并利用黑体测试系统结合锁相放大器和频谱分析仪对器件性能指标进行了测试。结果表明,相比非钨掺杂器件,钨掺杂器件的相变温度降低了16℃左右,热滞宽度缩短了5℃左右,器件的响应电压则提高了0.15 m V,单位带宽噪声均方根电压降低了15 n V·Hz-1/2,从而使器件探测率提高。当辐射信号的调制频率为80 Hz时,非钨掺杂氧化钒探测器的探测率D*值为1.67×108cm·Hz1/2/W,而钨掺杂氧化钒探测器的探测率D*值为1.85×108cm·Hz1/2/W。可见,钨掺杂氧化钒探测器的探测率较非钨掺杂氧化钒探测器的探测率高。     

用于测距的掺镱脉冲光纤激光器的输出特性

研究了用于测距的被动调Q掺镱光纤脉冲激光器的输出特性,仿真对比了可饱和吸收体长度以及增益光纤长度对输出功率的影响.结果表明:在抽运源功率为5 W的条件下,输出脉冲宽度为0.8μs,脉冲峰值功率为26 W,平均功率为2 W,脉冲能量为20μJ.在物体反射率为10%,探测距离为200 m,以及大气透过率为100%的条件下,返回最小功率为3.9×10~(-7) W.     

InP材料UV激光直接刻蚀研究

利用UV激光的光解剥离(APD)效应,对半导体材料InP进行了直接刻蚀研究,获得了良好的结果。采用波长为308nm,光脉冲宽度20ns的XeCl)准分子激光器,APD刻蚀的光能量密度阈值为390mJ/cm~2;与理论结果相比较,两者具有良好的一致性。同时给出了刻蚀深度与脉冲速率及脉冲时间的实验曲线。     

双脉冲TEA CO_2激光器电路参数的选择

分析了电路参数及电路结构对双脉冲TEA CO_2激光器输出稳定性的影响,并提出合理选择电路参数与结构的原则。实验结果,证实了分析的正确性。     

多电极测氡脉冲电离室对氡探测效率的模拟研究

脉冲电离室的多个因素(几何形状、体积和电极数目)影响着其测氡探测效率,现采用蒙特卡罗程序Geant4模拟了这些因素与测氡探测效率之间的关系。模拟结果表明:脉冲电离室测氡探测效率与其表面积体积比成反比关系;同一表面积体积比下脉冲电离室测氡探测效率与其电极数目(或电极/电离室体积比)成负指数关系。该模拟结果的有效性为文献报道的多电极脉冲电离室测氡实验结果所检验,可用于提高多电极脉冲电离室测氡探测效率的快速优化设计。