静电聚焦提升脉冲展宽分幅相机空间均匀性

为提升脉冲展宽分幅相机的空间分辨均匀性,利用静电聚焦等位面均匀和像面漂移小的特性,采用静电透镜设计成像系统,构建脉冲展宽分幅相机电场分布和成像特性的关系,利用空间调制传递函数评估空间分辨率,并通过将空间分辨率的数值波动转换为梯度变化百分比的形式,对区域内的空间分辨率不均匀度进行定量描述.研究结果表明,等径双静电透镜成像系统能够增大探测区域,并降低空间分辨率不均匀度,满足脉冲展宽分幅相机向大面积探测的发展需求.在漂移区长度为400 mm,透镜孔径、轴向宽度和间距分别为200 mm、60 mm和210 mm的情况下,为避免电极电压过高引起的等位面均匀性变差和电子能量弥散增加,当第1和第2透镜电极分别加载-4.5 kV和10.0 kV电压时,脉冲展宽分幅相机的有效探测区域半径可达21 mm,离轴空间分辨率的波动范围为321.4~340.3μm,探测区域内的空间分辨率不均匀度为(1.11×10^(-4))%,均优于3磁透镜成像系统40.08~482.29μm的波动范围和0.027%的不均匀度.研究结论可为静电聚焦成像系统在脉冲展宽分幅相机中的应用提供理论基础,有助于量化并提升空间分辨率的均匀性.

同步触发和级联滤波的分幅相机皮秒高压脉冲研究

脉冲展宽分幅相机是脉冲展宽技术与微通道板(microchannel plate,MCP)分幅相机的结合体,其时间分辨率与皮秒高压脉冲呈非线性波动关系.采用同步触发模式和级联结构LC高通滤波器产生皮秒高压脉冲,将其与影响时间分辨率的阴极电压和漂移距离结合,应用于脉冲展宽分幅相机的时间分辨率研究中.结果表明,同步触发式多级Marx电路能产生半高宽优于1 ns的高压脉冲,随着级联LC高通滤波器从1阶增至7阶,产生皮秒高压脉冲的半高宽从558 ps降至409 ps,幅值从-3.6 kV降至-1.4 kV,上升沿斜率的非线性波动为5.03~10.25 V/ps;将其加载于MCP通道内的光电子倍增模型,获得的MCP分幅相机时间分辨率由206 ps提高至149 ps;而将其应用于脉冲展宽分幅相机,随着阴极电压和漂移距离增加,时间分辨率的非线性波动为3.8~39.4 ps.通过数据统计和对比发现,当同步触发Marx电路与3阶LC高通滤波电路相结合时,脉冲展宽分幅相机的时间分辨率能达到最优.

飞秒激光啁啾脉冲放大中脉冲展宽技术研究

计算了啁啾脉冲放大技术中光栅展宽器对钛宝石飞秒脉冲的时域展宽量，并从实验中进行了观测．计算了放大器腔内元件的群色散量，进而提出了省略腔外展宽器的可能性．

NBTI效应导致SET脉冲在产生与传播过程中的展宽

本文研究了负偏置温度不稳定性(NBTI)对单粒子瞬态(SET)脉冲产生与传播过程的影响.研究结果表明:NBTI能够导致SET脉冲在产生与传播的过程中随时间而不断展宽.本文还基于工艺计算机辅助设计模拟软件(TCAD)进行器件模拟,提出了一种在130nm体硅工艺下,计算SET脉冲宽度的解析模型,并结合NBTI阈值电压退化的解析模型,建立了预测SET脉冲宽度在产生的过程中随PMOS器件的NBTI退化而不断展宽的解析模型,TCAD器件模拟的结果与解析模型的预测一致;本文还进一步建立了预测SET脉冲宽度在传播的过程中随PMOS器件的NBTI退化而不断展宽的解析模型,SPICE电路模拟的结果与解析模型所预测的结论一致.

光纤色散效应对脉冲展宽的影响

为了研究光通信系统中光纤色散特性对通信系统传输性能的影响,基于单模光纤和多模光纤的色散特性,采用数值模拟计算的方法,对脉冲展宽、光纤内部的偏振模色散、色度色散、波导色散和模间色散的物理机制进行了分析,分别得到了折射率n=1.516和n=1.458的标准单模光纤经过10km传输距离后色散导致脉冲展宽的结果,比较了传输波长在850nm和1310nm时多模光纤的色散效应,通过对不同光源LD(Δλ=1nm)和LED(Δλ=70nm)的比较,分析了光谱宽度对脉冲展宽的影响。结果表明,纯石英光纤在系统传输波长为1.27μm处群速度色散等于0;折射率渐变多模光纤工作在常见的850nm以及1310nm通信窗口时,其模内色散表现为负色散;色度色散和模间色散引起的脉冲展宽随光纤的数值孔径、材料折射率和光源光谱线宽的增大而增大。

脉冲展宽对机载激光扫描仪性能的影响

激光回波脉冲展宽是影响机载激光扫描仪性能的重要因素之一,本文给出了脉冲展宽与扫描角度和航高之间的关系;分析了回波功率由于脉冲展宽所导致的衰减;研究了脉冲展宽对系统信噪比和测量精度的影响;给出了机载平台所允许的最大飞行高度与系统参数之间的关系。计算表明随扫描角度的增加,脉冲展宽自航带中心逐渐增大,回波功率和信噪比随扫描角度的增加急剧衰减;在航带不同位置,测距精度不同,在航带中心最高,在航带边缘最低。

大气湍流和色散导致脉冲展宽的分析比较

分析对比了星地激光通信系统中由于大气湍流和大气色散导致的脉冲展宽。计算了大气湍流导致脉冲展宽量与湍流大气折射率结构常数、传输距离、传输链路天顶角和初始脉宽之间的关系。根据大气压强和温度随高度变化的实测数据,推导出1.55μm波段的大气折射率,计算得到大气色散导致脉冲展宽量与光谱宽度、传输距离、传输链路天顶角、初始脉宽和信号光波长之间的关系。数值模拟结果表明:当输入脉宽大于0.5 ps时,大气湍流导致脉冲展宽可以忽略不计;当输入脉宽大于20 ps时,大气色散导致脉冲展宽可以忽略不计。脉冲展宽将导致系统传输带宽降低,计算了特定条件下接收端脉宽和系统最大允许的传输带宽。

机载激光多脉冲展宽识别运动目标和地面背景

结合多脉冲累积探测可以提高接收信号信噪比的特点与回波延时会造成脉冲展宽的特点,介绍了一种利用激光多脉冲展宽特性识别运动目标和地面背景的方法。由于目标速度的存在改变了光轴与目标表面夹角而造成回波延时,通过判别与基准脉冲不同的相关度,将其从地面背景区分出来。仿真结果表明,累积平均脉冲个数及次数越多噪声越小,信噪比越大,且多脉冲展宽可有效识别目标与背景,可应用于实际探测中测量目标运动速度及方位。

光纤传输的脉冲展宽研究

利用傅立叶方法解非线性薛定谔方程,对单模光纤传输中非线性色散的脉冲展宽进行了研究,通过详细计算,给出了高斯脉冲的均方根宽度以及展宽因子的表达式。同时,作出了光纤内色散造成的高斯脉冲展宽和展宽因子随距离的变换关系图线。并分析研究了光纤色散对不同宽度脉冲的影响,对脉冲压缩技术的研究具有一定的参考价值。

SET传播过程中的脉冲展宽效应

利用SPICE电路模拟研究了SET在传播过程中的脉冲展宽效应.结果表明,负载的不均衡、电路上/下拉网络驱动能力的不对称以及浮体效应是造成脉冲展宽/压缩的主要原因.本文从基本的上升/下降延迟计算出发,对脉冲展宽/压缩的机理进行了深入的分析,认为在负载均衡的条件下,SOI反相器链中的脉冲展宽效应主要归因于浮体效应和"局部"浮体效应.

本科生毕业设计“多模光纤脉冲展宽”在实践教学中的作用

结合本科生毕业设计“多模光纤脉冲展宽”的实践过程，实现了对多模光纤的材料色散、波导色散和模间色散的理论分析，使学生在有限的时间内，基本了解了MatLab应用软件，获得了光纤通信中的传输距离、工作波长、数值孔径和介质折射率对光纤色散及脉冲展宽的数值结果。在实践过程中掌握了脉冲展宽测试仪器的应用技术，获得了光源为850nm和1310nm，在多模光纤中传输距离为2．61km的条件下，脉冲宽度被展宽了4．09ns和3．07ns和脉冲波形的变化。通过对多模光纤脉冲展宽的研究，不仅是学生完成了毕业设计论文，更重要的是在实践和科研思维能力上得到了锻炼，并发挥了学生在实践教学过程中的作用，为本科生的专业物理实验课程提供了一个新的实验项目。

超短脉冲大气传输展宽及脉冲波形分析

激光通信技术是实现高效通信的重要手段。大气激光通信链路中,大气的散射、吸收和湍流严重制约激光传输质量。分析了激光通信系统中由于大气湍流和色散造成的脉宽展宽,计算了脉宽展宽量与湍流大气折射率结构常数、初始脉宽和传输距离之间的关系;比较了不同发射激光脉宽、不同发射能量下的脉冲波形特性。数值计算及仿真结果表明,激光脉宽随传输距离、大气湍流的增大而增大,长脉宽的超短脉冲激光受大气湍流和色散的影响小,并且脉宽增大,激光功率降低,研究结论对超短脉冲的应用具有一定的意义。

啁啾高斯脉冲在光纤中传输的脉冲展宽研究

通过求解非线性薛定谔方程,研究了线性光纤中色散导致的具有初始频率啁啾的高斯脉冲展宽的详细物理过程。得到高斯脉冲在光纤中色散所致的脉冲展宽的特性,啁啾因子对脉冲展宽的影响,并讨论了光纤色散对不同宽度脉冲的影响,对色散补偿等技术的研究具有一定的参考价值。

基于FPGA的单稳态脉冲展宽电路的设计与实现

在数字电路中,经常需要对脉冲信号进行展宽或者压缩,以便后续处理。传统的方法是采用分立元件搭建的单稳态电路实现,针对这种电路的精度和稳定性易受外部环境的影响而变化,不适合在高精度和复杂环境下使用的状况,通过对用可编程逻辑器件FPGA实现单稳态脉冲展宽电路的功能进行研究,设计出三种基于FPGA的单稳态脉冲展宽电路,并进行了电路的仿真和测试比较,结果表明采用时钟计数方法实现的单稳态脉冲展宽电路不仅能有效、方便地对输入脉冲进行展宽和压缩,而且还极大地提高了电路的可靠性和脉冲处理的精度。

超短电子脉冲展宽的外场依赖性分析

根据已有文献研究结果,建立了Boersch效应电子脉冲展宽物理分析模型,确立了以时间弥散特征参量为核心参数的电子脉冲展宽表征理论,以此为基础分析了超短电子脉冲展宽对外场的依赖性。结果表明:相比匀速漂移场,加速场具有较好的抑制电子脉冲展宽作用,而减速场则增大了电子脉冲展宽;对条纹相机和超快电子衍射仪等电子枪系统而言,除了已知的两个区域—光阴极附近和偏转板后等电位漂移空间之外,光电子脉冲从高电位向低电位传输时其时间弥散也是非常显著的。此结论对高性能电子枪工程设计具有重要的理论指导价值。

采用脉冲展宽实现煤矿选择性漏电保护的新方法

针对煤矿井下电网选择性漏电保护动作的可靠性问题,提出了一种采用脉冲展宽实现零序电流方向选择性漏电保护的硬件电路。在网压660 V实验台上的实验和TEK DPO2014示波器的波形表明,提出的电路正确、可靠。采用该电路实现的漏电保护装置在煤矿井下取得了成功应用。

脉冲展宽分幅变像管色差特性分析

提出了一种短磁透镜成像的脉冲展宽分幅变像管,变像管阴极加载偏置−3000 V直流电压和斜率为10 V/ps的斜坡电脉冲,斜坡脉冲使阴栅间加速电压发生变化,进而引入了与脉冲斜率成正比的额外色差,对该色差特性进行了分析。仿真结果表明,在色差作用下,不考虑电子图像时间长度,瞬态轴上空间分辨率在20 ps内从约60 lp/mm下降至约2 lp/mm;考虑电子图像时间长度后,电子图像的空间分辨率在20 ps内从约10 lp/mm下降至约2 lp/mm。根据仿真模型搭建了实验平台,实验结果表明,当阴极电压从−3000 V变化至−2860 V时,2.5 lp/mm分划板的图像调制度下降约为10%。

抑制超短电子脉冲展宽的补偿方法

提出了一种有效的利用补偿元件抑制空间电荷效应所致脉冲展宽的方法。此元件为一轴对称的圆柱形空腔,金属侧壁和供脉冲输出的端面金属栅网接地以保持0电位,供脉冲进入空腔的端面小孔的内壁涂导电层并施以正电位,通过选择此端面的介电常数分布而在此端面上形成特定的电位分布。如此形成的补偿元件内部电场能够在不引入附加电子能量弥散的基础上,在空点电荷效应所致脉冲展宽极为严重的纵向和横向这两个主要方向上,均能够有效地抑制空间电荷效应,从而起到补偿电子脉冲展宽的作用。

啁啾脉冲放大激光系统中展宽器色散的解析算法

时域色散精密控制是超短激光产生及其应用中的关键技术之一,它通过控制各波长的光程产生相对延迟从而改变脉冲宽度.展宽器是啁啾脉冲放大激光系统中对激光脉冲展宽的装置,基于光线追迹法研究光线在展宽器中的传输路径,可计算飞秒脉冲中各波长的光程,进而计算脉冲展宽量并应用于系统设计.由于展宽器的光程表达式复杂,直接对其求导获得色散表达式较困难,目前只能采用数值导数获得近似解,这在计算过程中会引入误差,不利于激光系统精确设计和优化.本文介绍了一种易实现的求解展宽器色散的解析算法,通过归纳展宽器光程表达式特点,引入四个基元函数,将光程表达式分解和反复代换,可得到高阶色散的精确解析值.本文首先对Martinez型展宽器重新光线追迹,获得与Offner型展宽器一致的相位表达式,其次通过解析算法获得了两种展宽器的精确高阶色散值,最后将解析算法与数值算法的结果进行了比较.该解析算法对于啁啾脉冲放大系统的参数设计具有实用价值.

低阈值展宽脉冲锁模掺Er^(3+)光纤环形激光器的实验研究(英文)

将正色散值较小的掺铒光纤引入传统的环形腔构成了低阈值的展宽脉冲锁模激光器.通过使用这种掺铒光纤,激光器的锁模阈值大大降低,激光器的自起振泵浦功率仅为90mW,而且在29mW的低泵浦功率时仍然可维持稳定的锁模状态.实验中获得了脉冲宽度为175fs,光谱半高宽为40nm,重复频率为33MHz的锁模脉冲输出.激光器工作稳定,光谱干净光滑.