计数率和分辨时间对光场统计性质测量的影响——基于单光子探测器测量的实验分析

对光子统计性质的测量是获得量子态光场非经典特性的重要手段。目前，效率很高的“数字化”单光子计数模块（Single-Photon-Counting Module，简称SPCM，包括信号提取和电子放大部分）已经被广泛应用。本文利用工作在盖革模式下的单光子探测器，分别采用单个探测器直接对光子计数的方法，以及由两个探测器组成的传统HBT方案，对相干光场及热光场的统计性质进行了测量和分析。通过改变计数率，调整分辨时间等，系统地研究了光场二阶相干度受实验条件的影响。结果表明，采取不同的方法对光场统计性质的测量时，不同的计数率和时间分辨率对测量结果都会构成影响。实验表明，在综合考虑系统中的各种因素对测量影响的情况下，通过选择合适的测试条件（单探测器直接测量，计数率为109kc／s，分辨时间范围为28ns-212ns；双探测器测量，计数率为50kc／s，分辨时间为32ns），采用两种方法，均能够揭示相干光场和热光场不同的光子统计性质。     

可用于激光核聚变的闪烁中子探测器

在当前激光核聚变实验中,中子集中在短时间内出现、且产额低。为适应这种特点,要求探测器的效率高,分辨时间短。利用闪烁中子探测器探测激光核聚变所产生的中子,能测定中子产额,记录中子能量,而且探测效率高,分辨时间短。缺点是易受γ射线、X射线的干扰。     

单摆作谐振动的最大摆角的分析

本文根据实验上的微小偏差准则和试验中的最小可分辨时间来确定单摆作谐振动时的最大摆角     

通用时间-幅度变换器

本文描述一个通用的时间－幅度变换器．测量范围为５０ｎｓ－１００μｓ,分１１档,并有细凋．线性范围为９０％,微分线性＜±５％,积分线性＜１％,分辨时间为各量程的０．１％,温度稳定性＜０．１％／℃,最大输出１０Ｖ（宽度可调入 本仪器可用于双探头（无负时间效应）,也可以用于一路探头一路高频．     

计数率和分辨时间对光场统计性质测量的影响——单探测器直接测量的实验分析

利用工作在盖革(Geiger)模式下的单光子探测器(single-photon-counting module, SPCM)，采取单个探测器直接对光子计数的方法，对相干光场及热光场的光子数统计性质进行了测量和分析. 通过改变计数率，调整分辨时间，系统地研究了光场二阶相干度测量值受实验条件的影响. 结果表明，在综合考虑系统中的各种因素对测量影响的情况下，通过选择合适的测试条件，可以利用单个单光子探测器直接探测的方法快速确定一个待测光场的二阶相干度. 实验表明在实测计数率为109 kc/s，分辨时间范围为2⁸ns—2¹²ns的条件下，该系统能很好地揭示相干光场和热光场的光子统计性质. 关键词： 光子统计 单光子探测器 二阶相干度     

MRPC宇宙线批量测试方法探讨

通过分析33个多气隙电阻板室(MRPC)的宇宙线测试结果, 得到了雪崩信号比例和 平均幅度与时间分辨的关系, 计算得出了MRPC的分辨时间随测试事例数的变化 趋势. 据此提出了~MRPC~的宇宙线批量测试方法.     

转镜变形对最小分辨时间的影响

从理论上讲,转镜式扫描高速摄影机的成象光束在弧矢面和子午面上都会聚于胶片安装面的同一点。但是,由于高速转镜镜面呈抛物园园柱面变形(不可能呈现球面变形),使成象光束在子午面上离焦而产生象散,并在胶片安装面上产生弥散园,使最小分辨时间增大。在计算转镜变形产生的象散、弥散园及其对最小分辨时间的影响时,目前国内外有关文章的作者都认为成象光束在子午面离焦,其焦点仍然位于镜面不变形情况下的反射主光线上,就是说镜面变形和不变形时反射主光线重合。     

在γ-γ符合测量中康普顿散射所引起的符合

本文介绍一个具有0.15微秒分辨时间,测量由盖革计数管产生的脉冲的二重符合线路。并阐述在应用这符合线路观测Zn⁶⁵ β⁺射线的湮滅符合时,观察到γ射线的康普顿散射所引起的符合。     

利用大型闪烁描迹仪的多计数器系统

为了研究高能K⁺,π⁺介子和质子的弹性及非弹性相互作用,记录在相互作用中所产生次级粒子的数目和飞行方向,我们设计制造了一套直径达1米、具有约100道空间分辨能力的大型闪烁描迹仪和与之相联系的多道电子学分析记录设备。这套多计数器系统制成后,在100亿电子伏同步稳相加速器的高能介子束上,进行了调整和检验。结果肯定:描迹仪各点上有相对论速度带电粒子通过时,记录效率均约达100％;20道快慢型符合线路中,快符合线路分辨时间约5毫微秒,记录效率100％,慢符合线路分辨时间为25—30毫微秒时,经改进后记录效率约达100％。利用这套设备进行了高能π⁺介子与质子弹性散射角分布的测量工作。本文给出在这套设备的设计、调整和检验过程中得到的结果和经验。     

光场高阶光子关联的分析与测量

利用双Hanbury Brown-Twiss探测系统理论分析并在实验上精确测量了不同光场的高阶光子关联g(n)(n 2).探测系统通过四个单光子计数模块,探测分析光子时间关联的联合分布概率.在理论上,考虑实际探测系统背景噪声和系统效率的影响,分析研究了热态、相干态、压缩真空态和Fock态的三阶及四阶光子关联的结果,及其随光场入射光强、压缩参数及光子数的变化.并在实验中研究了探测系统分辨时间和计数率对相干态和热态的三阶及四阶光子关联的影响.在分辨时间为210 ns,计数率为80 kc/s时,准确测量得到在零延迟处热态的三阶及四阶光子关联,相对理论值的统计偏差分别为0.3%和0.8%.此外还测量得到了不同延迟时间下热态的高阶光子关联的结果.实验表明综合对各种影响因素的分析可精确测量光场的高阶光子关联,该方法在量子关联成像及光场特性分析中有着重要的应用.     

21元分立式变形反射镜

来自远处目标的光波通过大气以后,由于大气湍流将使波面发生随机起伏,导致望远镜分辨率下降,而且口径越大,湍流效应越明显。为获得接近衍射极限的分辨率,就需要采用自适应光学技术对波面误差进行实时校正。而自适应光学系统之所以具有能动可控的特点,关键之一是它具有能控制光程的元件——变形镜。本文将从空间域的观点出发,讨论21元变开镜的最佳影响函数,机械耦合的确定及其滤波函数,并估算21元变形镜对大气湍流的补偿效果。     

实际光栅系统的分辨本领

本文指出了传统的光栅分辨本领Ｒ＝ｋＮ只是在光源狭缝无限细的情况下的极限值。当光源狭缝还有一定宽度Ｗ时，衍射条纹将增宽，相应最小分辨角Δθｋ将增大，实际光栅系统的分辨本领将减小。文章运用衍射理论，给出了实际光栅系统分辨本领的修正公式。在实验中，在不同光栅宽度Ｄ的情况下，用ｋ＝１级衍射条纹，当测量恰能分辨钠黄光的双线结构的光源缝宽Ｗ时，这时光栅系统的分辨本领是λ／δλ≈１０００，与修正公式计算的理论值一致。     

多缝衍射光谱技术

本文从重叠干涉强度分布和重叠光谱强度分布的概念出发,论证和推导了多缝衍射光谱技术中复原光谱的极限理论分辨率的公式。讨论了稳定求解的条件。并对多缝衍射光谱技术和经典的衍射光谱技术两者的光谱分辨本领作了比较,同时给出了几个计算机实验的结果。     

一种激光像亮度增强的显微高速摄影系统

首次在显微高速摄影中成功地引入溴化亚铜蒸汽激光器作为像亮度增强器,动态分辨率接近物镜的衍射分辨极限,并对布朗运动,浮游生物的动态情况进行观察、记录。     

关于光学成象的谱项分析及信息传递

本文从衍射理论与信息传送观点,导出物体结构谱项表示式,并分析了光学成象的物理实质,指出分辨本领这一概念与信息传送能力的联系,最后给出逐项量度谱项的机构来。     

基于矢量衍射理论的相位型光瞳滤波器设计

根据矢量衍射理论,提出了一种设计纯相位型光瞳滤波器的新方法根据该方法所设计的滤波器主要应用于采用高数值孔径显微物镜的成像系统对点扩散函数中的指数因子进行二次近似处理后,可以得到超分辨参量与滤波器参量的近似关系式以三区相位型滤波器为例,讨论了该近似关系式的有效性给出一个设计实例,根据所要求的超分辨性能要求设计滤波器.模拟结果表明,该滤波器达到了设计要求,最后利用共焦系统点扩散函数的乘积特性,大大减弱了旁瓣的影响.     

像管极限分辨力客观测试评价方法的研究

根据圆孔夫朗和费衍射理论,从波长和能量的角度分析比较了人眼和CCD成像系统的极限分辨力,计算了荧光屏辐射光中的红外成分对CCD成像系统的影响。分析结果表明,在一定条件下,采用CCD成像系统进行的像管分辨力测试结果可以客观评价像管的极限分辨能力。     

相位波带片的分辨本领

提出了相位波带片的傍轴衍射计算式，并且运用图解法求得相位波带片的分辨本领。研究结果表明，两种相位波带片的分辨本领彼此不同，并且与它们的直径和参数η有关。当η较小且直径较大时，两种相位波带片的分辨本领相互接近，并接近于相同直径透镜的分辨本领。     

多层膜闪耀光栅衍射的运动学研究

用 X射线运动学理论对软 X射线多层膜闪耀光栅的衍射特性进行了详细的研究 ,得到了衍射规律的一般表达式 ,讨论了产生衍射极大值的条件、光谱特性 ,不同于光栅和多层膜的色散特性。以及用作软 X射线单色器的一般性问题。发现只要选择合适的光栅参数 ,便可以将衍射光的大部分能量集中到某一个非零衍射级上。     

点衍射干涉检测技术

本文介绍了点衍射干涉仪不同发展阶段的特点和应用。点衍射干涉仪由波长量级的针孔产生高质量的球面波作为参考波前,能够得到衍射极限性能的分辨率。按照不同的光路特点,点衍射干涉仪可分为点衍射共路干涉和点衍射非共路干涉两种结构,主要应用于高精度波前检测和面形检测。共路干涉结构简单紧凑,对环境振动不敏感,对光源相干度要求不高,可利用光束偏振态及光栅衍射分束的特性对传统点衍射板进行改造,在全共路点衍射干涉仪中引入时间相位调制技术和干涉对比度可调技术,可进一步提高波前检测精度。采用反射式针孔和各种光纤结构发展了非共路点衍射干涉仪,实现了大口径、高精度球面反射镜面形的测量。本文重点阐述了用于极紫外光刻投影物镜中高精度球面反射镜面形检测的反射式针孔点衍射干涉仪,并展望了点衍射检测技术在生物检测等领域的应用前景和发展趋势。