激光控制的千兆赫直流和射频信号开关——激光的新应用

研究成了一种用‘快’激光控制硅微带器件对直流或射频信号进行高达千兆赫的高速光电调制和开关的新技术。这种技术的原理是众所周知的，那就是用光敏硫化镉或硅器件作‘慢’，电路的开关触发元件。开关动作借助激光激励的高电导的固态等离子体完成。用亳微秒和微微秒激光脉冲可以产生与信号周期一样短的直流脉冲和微波脉冲。它说明在将来的脉冲整形和取样技术中激光应用的实际意义。     

微微秒高功率开关及其应用

使用在高电阻率半导体中激光感生光电导以产生与微微秒光脉冲同步的髙功率电脉冲，这一技术已获得了许多新的重要应用。这些应用包括无抖动条纹相机的操作，微微秒时间尺度的主动式脉冲整形，主动式预脉冲抑制，以及最近的微微秒微波脉冲的产生和主动锁模。此外，当前已证实，一种新的光电子开关技术能使灵敏度提高超过纯光电导开关。在这种应用中，激光感生的一万五千电子伏的光电子微微秒脉冲，被用作产生具有微微秒上升时间同步电信号的半导体开关的激励源。本文评述这些应用，包括最新发展并对微微秒光电子开关胜过普通光电子开关的一些优点予以评价。     

单盒被动锁模染料激光器

美国国家标准局的斯卡维奈克（A. Scavennec) 和纳门（N. Nahman)最近研制成只有一种激活介质的锁模染料激光器,此种介质是若丹明6G和溶于乙二醇的二乙基氧杂二羰花青碘化物组成的溶液。这两种化学物质在无限制的薄膜结构中流动,虽在一种溶液中,似乎并不发生相互作用。抽样示波器测得的输出脉冲似乎受到探测的限制(用一个上升时间为70微微秒的光电二极管,上升时间为28微微秒的取样头),在580毫微米处的平均功率为几毫瓦。还发现一种滞后效应。     

砷化镓微微秒光电子开关

最近Auston等人已在硅中实现了微微秒光电子开关和选通。他们在微带传输线内,用微微秒0.53和1.06微米的脉冲分别实现“通”和“断”。虽然开关时间极短,但硅器件由于复合过程慢,所以重复频率低。另外,在微带结构中用硅基片本身做绝缘体,限制了器件处理功率的能力,因为半导体基     

千兆赫带宽光电倍增管响应特性测量

研制出一种测量千兆赫带宽光电倍增管响应特性的新系统,它可测量平均脉冲响应、脉冲高度谱、渡越时间统计特性与信号电平的关系,以及暗电流频谱。测量表明,0.53微米脉冲试验光源的脉冲上升时间为30微微秒,而脉宽小于70微微秒。标准数据比较表明,均方根渡越时间测量的系统分辨率小于20微微秒。静态交叉场光电倍增管测试数据表明,分辨率为2个光电子,而在1至100个光电子范围内时间抖动小于30微微秒。     

在超短脉冲作用下Cr掺杂GaAs的光电导性与微微秒光电子开关

利用高阻半导体在超短光脉冲作用下的光电导性可以获得超短电脉冲,这种光电器件的上升时间快,精度高,无抖动,可直接产生数千伏高压,在微微秒技术中有许多重要应用。 本实验中,利用一台被动锁模Nd:YAG激光器,经过单脉冲挑选,放大和倍频得到1.06微米和0.53微米的单个微微秒脉冲,脉冲的能量可以在10~(-7)到10~(-3)焦耳范围内变化,并用一台高灵敏硅光电池探测器来监测每个脉冲的能量,用Cr掺杂高阻GaAs材料做成微微秒光电子开关,用快响应示波器测量开关输出电脉冲的幅度和脉宽。     

G-APD阵列——一种具有单光子灵敏度的三维成像探测器

介绍了一种利用盖革模式雪崩二极管(G-APD)作为成像单元的新型阵列光电探测器,重点介绍了该新型成像光电探测器的关键技术、器件研发和系统应用的发展状况。G-APD阵列探测器兼具单光子探测灵敏度和皮秒级时间分辨率两大特点,适用于对极微弱光目标的三维成像探测。同时,G-APD阵列探测器又是一种全固态的光电探测器件,不仅体积小、重量轻、可靠性高,而且还可用现有的微光电子工艺进行规模化生产。因此,G-APD阵列是目前阵列光电探测器件的一个重大发展,必将在各种高端光电成像领域获得广泛的应用。     

恒定比例鉴别器

美航宇局激光测距系统的位置分辨率基本上取决于光学定时接收机的时间分辨率。光学定时接收机包括快速光电器件(主要有标准的微通道板型光电倍增管或雪崩光电二极管)、定时鉴别器、高精度时间间隔数字转换器和信号处理系统等。接收机时间分辨率取决于光电器件的光电子时间展宽、定时鉴别器的时间漂移和分辨特性,以及时间间隔数字转换器。因此有必要评价一下现有快速光电子器件及它们的时间分辨率、设计极低时间漂移的定时鉴别器和高精度时间数字转换器,以便在激光测距系统接收机中使用。本报告介绍一种改进后的恒定比例鉴别器,它在输入脉冲50毫伏至5伏的动态范围内,与幅度有关的定时误差可减小到±40微微秒。在输入脉冲幅度相同范围内,用上升时间0.4毫微秒、宽1.0毫微秒输入信号得到时间分辨率为30微微秒(最大值1/2时全宽)。这种装置产生800毫伏负输出脉冲,其宽为10毫微秒,并产生3伏正脉冲,其宽15毫微秒。通过鉴别器的时间延迟约32毫微秒。输入信号用衰减-减法技术进行放大、箝位和适当整形,产生一个具有零交叉点的脉冲。所有相应于鉴别器定时精度的基本功能由隧道二极管完成,而反向二极管作为非线性负载。设计鉴别器要便于和普通时间间隔设备或高精度时间间隔数字转换器连接。也介绍了获得最小时间漂移的调节方法。     

脉冲取样技术

普通示波管不能显示亳微秒(10~(-9)秒)脉冲,其原因有二:偏转系统频带宽度的限制及电子渡越时间(电子通过偏转系统需要的时间)会引起畸变.为了显示毫微秒脉冲,在示波管方面曾做了很多工作,目前比较成功的是"行波示波管",这种示波管能工作在千兆赫的范围.除了行波示波管以外,还有一种完全不同的方法,称"脉冲取样技术";它可以用普通示波管来显示,或用其它仪器来测量毫微秒脉冲."脉冲取样技术"的原理是将快速(高频)的测量转换成慢速(低频)的测量,也就是应用了"频率变换技术".目前应用"脉冲取样技术"做成的仪器有取样示波器及自取样系统两类.     

一种能探测微光的硅光敏器件

本文详细介绍了一种灵敏度很高的硅的微光探测器件.这种光电探测器是利用我们提出的注入光敏器件原理制成的.它的灵敏度高达10-10~2mA/Lx,峰值波长(λ_p=870nm)处的探测率为 2.5 × 10~(12)W~(-1).     

光电导探测器的使用设计

光电导作为辐射探测器件来说,波长分布比任何其他探测器件要宽得多。由于器件材料众多,从紫外波段一直到红外波段都有相应的探测辐射的器件供选择。特别值得注意的是,探测红外辐射的器件,其灵敏度是很高的。光电导的种类繁多,可灵活选用。由光电导体构成的辐射探测电路是简单的。设计方法也较为方便。设计者首先要使它运行到最佳状态。这里就几个问题加以讨论。     

微微秒激光脉冲的几种测量方法

由于激光技术的飞速发展和各种应用的要求,微微秒激光脉冲技术已愈来愈受到重视。微微秒激光脉冲,通常是指其宽度从1微微秒到1000微微秒这一范围而言。目前,微微秒激光脉冲的测量已有许多种方法。它们的原理、方法、测量范围、精度以及对激光脉冲的光强要求等,也各不相同。在此,不一一详述,只就几种主要的方     

硅光电开关应用之一——隔离比和信噪比的测量

根据微微秒脉冲作用半导体的光电特性,我们已成功地研制了几种开关元件,它的上升时间、光电灵敏度、抖动等,优越于其他开关元件。 利用硅光电开关,对锁模选脉冲开关的隔离比和激光信噪比进行测量,显示了测量方法简便、可靠和灵敏度高的优点,并且能够测出微小光信号的具体能量值。 报告分为三部分。首先介绍硅开关结构及光电特性的简单计算和测量。算得在微小光能～10微焦耳照射时,可流过电流达～10安培,而实验测得硅开关在10微焦耳光能下,电导通已接近饱和,证实了硅开关的光电灵敏特性。实验中详细测得其光电特性曲线,同时拍得开     

基于超快激光技术的THz波产生和探测

主要介绍利用超快激光技术产生和探测THz波辐射。THz波探测方法包括电光取样和空气探测。电光取样利用光学电光效应,采用探测激光偏振态的改变得到THz电场时域波形,广泛应用在TDS系统中。空气探测方法利用激光在空气中的三阶非线性效应,可以测得THz时域波形,并且该方法没有晶体的限制,因此可以探测频谱较宽的THz脉冲。产生THz的方法主要包括光电导天线、光学Dember效应、光整流和激光等离子体。其中前三者受到材料本征声子的影响,产生的THz谱宽有一定限制。倾斜激光脉冲波前入射非线性晶体光整流可以产生很强的THz波。双色飞秒激光脉冲与空气等离子体作用,可以产生较强的宽谱THz辐射,并且其谱宽与激光脉冲宽度密切相关。     

小型人卫测距站初步设计

引言现有人卫测距系统设计均用正信噪比测距,即用每次脉冲回波平均接收一个以上的光电子测距。这种系统相当笨重,因为采用的精密转台和光学系统、数据处理装置和低重复率、高能脉冲激光器均很庞大。这种系统的成本相当昂贵,虽然大地测量单位很感兴趣,但能使用的国家很少。由于微处理机、高效光电倍增管及部分光电子回波统计处理等的最近发展,为研制高精密、高机动人卫测     

可触发的半导体激光器

当可触发的半导体激光器偏置在阈值以上零点几毫安时，可以辐射周期为几个亳微秒的很短（0.1毫微秒）的强（0.1瓦）脉冲。单个的均匀的光脉冲可由宽度直到几个亳微秒、幅度仅为零点几亳安的电流脉冲触发。这一行为是在对具有高电子陷阱密度（其他因素也是可能的）的器件进行计算机模拟时首次看到的。呈现这一行为的器件已在一组深质子轰击的AlGaAs条型激光器中发现。附加一个增益小于1的光电二极管，已构成简单的光波脉冲再生器。这一回路所辐射的光脉冲，具有6微微焦耳能量，小于0.2亳微秒的脉宽和比输入脉冲幅度高15倍的振幅。     

波长可调的大功率微微秒脉冲放大系统

由于微微秒(亚微微秒)脉冲的研究，在光谱领域的时间分辨率迅速提高，在各种各样的应用中，大功率且波长可调的微微秒(亚微微秒)脉冲的重要性增大起来。要求大功率的，通常当然是非线性现象的实验。特别是在采用相干的共振激发的实验中，由于非线性现象跟脉冲面积(光电场与脉冲宽度的 乘积)成正比，所以，脉冲宽度一旦变窄，与脉冲宽度的平方成反比的入射光强度就必须增大。     

探测低空大气CO2浓度分布的近红外微脉冲激光雷达

提出了用来探测大气CO2分布、基于光纤1.6um波长的微脉冲激光雷达,对其性能进行了数值模拟.微脉冲激光雷达的发射机以半导体激光器加光纤放大器为核心,饱和输出功率37dBm;接收机采用了近红外光电倍增管和光子计数器,量子效率1%;一种偏正无关性纤维光学环形器作为发射/接收转换器,分波/合波器、隔离器、滤波器、耦合器都采用光纤器件,使系统更牢固.该系统的特点是发射脉冲能量低20uJ、重复频率高20KHz、小型化.(18×106个脉冲累加)它对近地面4.7Km高度内的探测信噪比在10∶1以上.光电倍增管的暗计数2×105/s限制了系统探测距离的增加.吸收倍增分离的InGaAs/Si雪崩光电二极管将会改善雷达的性能.     

简单的微秒YAO_3:Nd激光器

使用一种带旋转反射镜和放大器结构的激光腔,得到钕激光器可调微秒(1.5—5μs)脉冲振荡,0.5J脉冲能量.产生可调微秒光脉冲的固体激光器,在科学和技术领域有很多应用.通常采用电控损耗方法,通过负反馈或仔细编程Q开关驱动器使Q开关连续可调.这种方法是很复杂且是不可靠的.有人曾证实过.在钕玻璃激光器中,产生微秒脉冲振荡最简单的方法是使用光学—机械调制器.用已知内腔Q开关方法不但能得到微秒脉冲,还能在放大器输入时控制振荡器输出,例如,用声光调制器在     

用横向扫出InSb探测器探测超短激光脉冲

真空光电管被广泛用来探测超短激光脉冲,这是因为它的衰减时间十分短(τ≤10~(-9)秒),但可惜只能用于可见及近红外的范围(λ≤1.2微米)。而且,在波长为1微米处的量子效率要比可见光部分的量子效率低很多。本资料是讲探测微微秒激光脉冲的一种方法,这种方法是用半导体,以象真空光电管那样短的衰减时间,在横向扫出的条件下来探测微微秒激光脉冲的,此时的波长范围则扩展到6微米。这些探测器的主要探测原