软X射线皮秒分幅相机的增益压窄效应

 高速行波选通的X射线皮秒分幅相机的时间分辨率受皮秒选通脉冲的宽度和幅值的非线性关系直接影响。针对微通道板(MCP)行波选通皮秒分幅相机中的“增益压窄效应”,在高斯型皮秒选通电脉冲作用下,通过计算MCP分幅管的时间分辨率和对增益压窄效应的分析,得到MCP皮秒选通分幅管的增益压窄指数约为10.0,分幅管的时间分辨率约为选通脉冲脉宽的1/3.16。并在脉冲参数（250 ps,－1 100 V）和（220 ps,－900 V）下进行了分幅相机时间分辨率理论计算和实验测试,分别得到了理论时间分辨率为78.8 ps和67.6 ps,相机实验时间分辨率为76.4 ps 和66.5 ps的结果。     

1.8 mJ高倍率Nd:YAG板条皮秒激光放大器

设计了一种高倍率的固体皮秒脉冲激光放大器,采用Nd:YAG板条作为激光增益介质。借助板条结构的角度选通结构,搭建了板条五通放大系统,实现了对注入皮秒脉冲激光的高倍率放大。种子源工作在脉冲模式,放大器泵浦源在连续模式工作。皮秒光纤激光器可以在不同的重复频率下工作,脉冲宽度为13.4 ps。种子光经过隔离和耦合系统之后,注入板条的单脉冲能量为25 nJ。当种子源工作重复频率为24.46 MHz时,板条放大器输出平均功率377 W,单脉冲能量15.5 μJ;当种子源工作重复频率为49.8 kHz时,板条放大器输出平均功率89 W,单脉冲能量1.8 mJ,峰值功率为134 MW,放大倍率达到7.2×104。     

高功率线偏振皮秒脉冲簇Yb光纤激光器

以一个增益调制的分布式布喇格反射结构的半导体激光器为种子源,设计了一个高功率皮秒脉冲簇输出的线偏振掺镱光纤激光器.种子源输出脉冲宽度200ps,重复频率350MHz.在预放大中插入一个基于一级衍射透过的声光调制器实现了皮秒脉冲簇形式的激光输出,脉冲簇的重复频率在10~500kHz范围可调.皮秒脉冲簇激光通过一个基于大模场面积保偏Yb光纤的功率放大级,获得了高功率线偏振激光输出,平均功率83 W,偏振消光比优于15dB.当脉冲簇重复频率固定在100kHz,脉冲簇中同时存在350个子脉冲时,获得峰值功率12kW的皮秒激光输出.与传统连续脉冲输出的激光器相比,该系统能够实现脉冲簇的输出,有利于峰值功率的进一步提高,可应用于激光微加工领域.     

皮秒光纤激光脉冲两个关键问题的研究

窄带耗散孤子锁模光纤激光器可以产生接近变换限制的皮秒脉冲,但受非线性相移的限制,输出脉冲重复频率不能通过增加腔长来降低,脉冲能量仅在0.1 nJ以下,严重制约着这类皮秒脉冲的实际应用。提出一种通过耦合器抽取腔内脉冲能量、抑制腔内非线性相移积累,进而允许增加腔长来降低窄带耗散孤子皮秒光纤激光脉冲重复频率的方法。运用该方法,成功地将激光器重复频率由35.2 MHz降低到了1.77 MHz,且脉冲时频特性保持不变。提出了一种基于级间FBG陷波滤波的抑制皮秒脉冲光纤放大中光谱展宽的方法。通过简单地使用级间陷波滤波器,既可窄化第一级光纤放大器后的输出脉冲谱宽,允许采用第二级光纤放大器进一步提升脉冲能量,而且,还可将脉冲重塑为近高斯形,利用高斯脉冲光谱展宽斜率小的特点,允许第二级光纤放大器将脉冲能量提升得更高。利用该方法,在RMS（均方值）谱宽保持0.4 nm以内的前提下,10 ps脉冲经标准单模光纤放大器后,能量可由0.2 nJ可提升到10 nJ以上。     

磁脉冲压缩的分幅相机超快选通脉冲研究

为拓展脉冲功率技术在超快诊断领域的发展和磁脉冲压缩技术的应用，基于磁性元件良好的开关性能和脉冲宽度压缩原理，采用具有多重压缩特性的级联磁开关，设计磁脉冲压缩电路，并将输出的皮秒选通脉冲应用于分幅相机时间分辨率研究。研究结果显示，磁脉冲压缩电路能产生适用于分幅相机的皮秒选通脉冲，当直流电源为500 V，磁开关电感量为1μH，初级线圈回路充电电容为4μF，变压器匝数比为10∶1，磁开关线圈匝数比为1∶2，复位电流为1 A，次级线圈回路和两级磁开关电路充电电容为1 pF时，获得幅值为-3.2 kV和半高宽为149 ps的选通脉冲，将其加载于采用蒙特卡洛法建立的微通道板通道内光电子动态倍增模型，通过计算随选通脉冲的时变增益和构建微通道板上的时间-增益曲线，可实现87 ps的分幅相机时间分辨率。研究结论可为应用于分幅相机的皮秒选通脉冲产生以及磁脉冲压缩电路的拓展应用提供新思路。     

X射线皮秒分幅相机技术的初步研究

本文介绍了我们正在研究的x射线皮秒分幅相机技术的最新理论和实验研究结果。我们提出了一种新的实现皮秒分幅的技术方案。设计了适合于本方案的新型变象管。用直流X射线源测得该管的静态空间分辨举为201p/mm,并得到了四幅准静态分幅象。用激光打靶产生的脉冲x射线初步测量了脉冲静态和动态空间分辨率,拍摄到了单幅动态照片。     

变像管皮秒分幅和飞秒扫描相机的实验研究

本文将描述两种变像管皮秒分幅相机和一种飞秒扫描相机的设计特点、动态测试方法和实验结果。第一种变像管皮秒分幅相机采用了交叉点扫描多光栏分幅的方法,其变像管具有长加速电极和短阳极的静电弱聚焦系统与偏转灵敏度高、偏转像质好的偏转群体结构;其超快速控制电路只需一个光电开关斜坡电压脉冲发生器和一个特殊设计的脉冲成形网络即可送出具有合适时间关联的4对正负极性三角波和一对正负极性的单台阶液电压脉冲。实验表明,该相机在提供6幅分幅图像的情况下,每幅图像全曝光时间为80ps,除 3～4幅图像间的时间间隔为680ps外,其余均为160ps,动态空间分辨率达到5.51p/mm。第二种变像管皮秒分幅相机采用快门式分幅方法;其变像管采用行波偏转系统,内增强MCP做成带状线结构,并具有输入输出阻抗变换器,其三台阶波和快门脉冲序列均由光电开关电路和脉冲成形网络产生。该相机在提供三幅分幅图像的情况下,每幅图像全曝光时间为660ps,画幅之间的时间间隔均为4ns,动态空间分辨率为5.5lp/mm。飞秒扫描相机采用MCP内增强飞秒扫描变像管、具有负时间畸变的中继透镜和无触发晃动的光电开关扫描电路。实验证明,该相机在时间分辨率为500fs时,其动态范围为30;当时间分辨率为1.2ps时,其动态范围可达500;无扫描图像弯曲现象,触发晃动为±2ps.     

太赫兹瞬态响应光导开关的实验研究

采用飞秒激光激励光导开关能够产生脉宽皮秒甚至亚皮秒级的太赫兹脉冲,近年来,这项技术成为校准宽带示波器上升时间的有效手段。以低温生长砷化镓（LT-GaAs）为光导开关的基底,在飞秒激光激励下产生太赫兹脉冲,经共面波导传输,通过微波探针耦合为1．85mm同轴输出,然后利用带宽70GHz的取样示波器对其半幅度宽度进行测量。实验获得太赫兹脉冲的半幅度宽度（FWHM）约为7．4ps。     

高压串级延迟击穿开关在快前沿脉冲触发源中的应用

 报导了一种高压串级延迟击穿（DBD）开关在快脉冲触发源中的应用，介绍了脉冲源的电路结构和工作原理，并将DBD开关成功应用于快前沿脉冲触发源，获得了明显的脉冲陡化效果。串级DBD开关的级数为15级，直流击穿电压45 kV，脉冲工作电压60 kV，脉冲前沿由95 ns减小到21.5 ns，脉冲宽度50 ns。     

基于TTL数字电路控制的高压脉冲源

给出了一种基于TTL数字电路作为高压脉冲源触发控制单元的设计原理和方法。介绍了高压脉冲源的工作原理,设计了一台脉冲输出幅度5 kV、脉冲宽度大于200 s及脉冲前沿小于30 ns的高压脉冲源。将触发控制单元和前级开关金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）组合成一体,控制后级气体高压开关管放电输出高压脉冲信号。实验结果验证了所采用的设计原理及方法的可行性,给出了单次触发情况下的实验结果。     

新型双环腔结构可调谐全光波长转换器的实验研究

利用周期性畴反转铌酸锂光波导级联和频与差频的二阶非线性效应，提出并实验验证了一种新颖的基于无源光波导双环腔结构的可调谐全光波长转换方案，实现了皮秒脉冲从信号光波长到空闲光波长的转换.采取的脉冲信号光脉宽为1.57ps，重复频率为40GHz，抽运光和控制光由双环腔激光器提供，无需任何外界注入连续光. 关键词： 全光波长转换器 双环腔 周期性畴反转铌酸锂 级联和频与差频二阶非线性效应     

基于单端半导体光放大器的可调谐超短光脉冲源理论与实验研究

超短光脉冲源是光时分复用(OTDM)系统中的关键器件.提出了一种基于单端半导体光放大器(SOA)的注入型主动锁模光纤激光器产生超短光脉冲的方案，建立了该方案的理论模型.实验实现了高消光比稳定的重复频率10—40GHz皮秒级光脉冲的输出，输出波长在30nm范围内连续可调. 关键词： 超短光脉冲 单端半导体光放大器 主动锁模     

Excimer-laser-pumped ps-dye laser

Generation of single dye laser pulses of 12 ps pulse width (FWHM) and 1.2 mJ pulse energy is described using only one XeCl-excimer laser as pump source. At 1 Hz pulse repetition rate the stability of amplitude and pulse width of these pulses is excellent.     

100W高光束质量光子晶体光纤棒皮秒脉冲放大器

使用光子晶体光纤棒作为增益介质,设计了皮秒脉冲放大器的实验光路。通过实验研究分析了光子晶体光纤棒皮秒脉冲放大器的输出功率、斜率效率与光光转换效率、光束质量、重复频率、脉宽、光谱。获得了最大平均功率为101.7 W,重复频率为30 MHz,脉宽为6.4 ps,横向和纵向光束质量分别为1.111,1.017的近衍射极限输出,放大器的斜率效率达到了65%,光光转换效率达到了58.9%。     

High-repetition-rate 300-ps pulsed ultraviolet source with a passively Q-switched microchip laser and a multipass amplifier

We demonstrate a new kind of picosecond laser source in the UV at a high repetition rate of -45 kHz , using only passive, compact, and simple elements. This system is based on a microchip laser and a very efficient multipass amplifier, both pumped with recently developed high-brightness laser diodes. The system has been optimized to deliver, at a high repetition rate, subnanosecond pulses at the wavelength 355 nm with an energy per pulse of close to 1 muJ (38-mW average power). This source is to our knowledge the first totally passive 300-ps UV laser source at this high repetition rate.     

Widely repetition-tunable 200 fs pulse source using a Mach-Zehnder-modulator-based flat comb generator and dispersion-flattened dispersion-decreasing fiber

By combining a Mach-Zehnder-modulator-based flat comb generator (MZ-FCG) with a dispersion-flattened dispersion-decreasing fiber, femtosecond pulses have been generated from a cw light. Near-Fourier-transform-limit picosecond pulses generated from the MZ-FCG were compressed into femtosecond order by pulse compression. Our system enables flexible tuning of the repetition rate and pulse width, because those depend on the driving signal of the MZ-FCG. Pulse trains of 200 fs width were continuously and stably generated without mode hopping, with a repetition rate range from 5 to 17 GHz. Our system consists of a modulator and compression fiber; thus, the configuration is simpler and more stable.     

Engineerable femtosecond pulse shaping by second-harmonic generation with Fourier synthetic quasi-phase-matching gratings

We describe a pulse-shaping technique that uses second-harmonic generation with Fourier synthetic quasi-phase-matching gratings. We demonstrate both amplitude and phase tailoring by generating a picosecond squarelike pulse as well as trains of femtosecond pulses with a terahertz-range repetition rate from either a compressed or a chirped pump pulse.     

High power tunable picosecond green laser pulse generation by frequency doubling of an Yb-doped fiber power amplifier seeded by a gain switch laser diode

A compact tunable high power picosecond green laser pulse source based on frequency doubling of an Yb-doped fiber amplifier seeded by a gain switch laser diode has been developed. The fiber amplifier generates the picosecond infrared pulses with average power of 10.3 W, repetition rate of 1 MHz, pulse duration of 150 ps, and tunable range of 20 nm around 1064 nm. For underwater use, the tunable output infrared pulses are frequency doubled into picosecond green laser pulses, which can be tuned from 527 to 537 nm with average power of more than 1.1 W, corresponding to an overall conversion efficiency of 10.7% by a BBO nonlinear crystal. This kind of laser source will have potential application for underwater optical communication.     

基于MOSFET的纳秒级全固态脉冲源设计

采用MOSFET半导体固态开关作为主放电开关取代气体开关、高压二极管替代充电电阻的技术方法,设计了一种基于功率MOSFET固态开关的纳秒级全固态脉冲源。设计的脉冲源主开关级数共5级,每级主开关分别由5只功率MOSFET半导体固态开关器件串联组成,开关通断控制采用脉冲隔离变压器同步驱动方式。在重复频率1 Hz~1 kHz、充电电压4 kV、负载阻抗为1 k条件下,可实现输出幅度大于20 kV、前沿小于10 ns且脉宽大于100 ns的高压快脉冲。通过实验结果验证了所采用的设计原理及方法的可行性,并给出了单次和重复频率（1 kHz）触发信号作用下全固态脉冲源输出的实验结果。