气体雪崩放电的单光子测量时间谱

用单光子时间分辨测量技术,研究了伴随有限正比、自猝灭流光(SQS)和G-M三种放电模式光发射的时间特性.结果表明:SQS相对于原初雪崩有一段时间延迟,约几到十几ns,流光的持续时间在10—30ns范围,且与猝灭气体浓度和工作电压有关;伴随G-M雪崩时的光脉冲持续时间长达约1μs,而有限正比只有4ns.本文还清楚地显示了三种模式雪崩放电过程特征的区别.     

高时间稳定性的雪崩光电二极管单光子探测器

雪崩光电二极管单光子探测器是一种具有超高灵敏度的光电探测器件,在远距离激光测距、激光成像和量子通信等领域有非常重要的应用.然而,由于雪崩光电二极管单光子探测器的雪崩点对工作温度高度敏感,因此在外场环境下工作时容易出现增益波动,继而导致单光子探测器输出信号的延时发生漂移,严重降低了探测器的时间稳定性.本文发展了一种稳定输出延时的方法,采用嵌入式系统控制雪崩光电二极管,使其处于恒定温度,并实时补偿由环境温度引起的延时漂移,实现了雪崩光电二极管单光子探测器的高时间稳定性探测.实验中,环境温度从16 ℃变化到36 ℃,雪崩光电二极管的工作温度稳定在15 ℃,经过延时补偿,雪崩光电二极管单光子探测器输出延时漂移小于±1 ps,时间稳定度达到0.15 ps@100 s.这项工作有望为全天候野外条件和空间极端条件下的高精度单光子探测应用提供有效的解决方法.     

气体探测器雪崩过程的研究

基于汤逊气体放大电子雪崩模型和一定的物理假设,导出描绘气体探测器中正比模式和有限正比模式的一个统一公式.该公式很好地符合实验事实,由此还得到了描述空间电荷作用强弱的参数──等效电容以及表征探测器工作状态的参量──线性度.同时,在假定SQS雪崩中空间电荷起重要作用的情况下,该公式很好地描述了其输出电量随高压的线性关系.     

硅雪崩光电二极管单光子探测器

将硅雪崩光电二极管应用于盖革模式下,制作出高量子效率、低噪音、短死时间的单光子探测器.设计并制作了雪崩抑制电路,获得探测器特性参量为无源抑制方式下死时间1μs,有源抑制下60～80ns,输出脉冲宽度15～20ns.并详细检测了探测器直到液氮温度下的特性.观察到一些新现象.     

减小雪崩光电二极管温度影响的研究

本文就如何减小温度对雪崩光电二级管响应度的影响进行了研究。文中从理论上分析了温度以及偏置电压对雪崩光电二极管响应度的影响，并在此基础上提出了两种减小温度影响的可行方法：恒温恒压法和偏置电压温度补偿法，并进行了实验验证     

盖革模式下反偏压对雪崩光电二极管贯穿特性的影响

利用无源抑制技术,研究了盖革模式下雪崩光电二极管（APD）的电流一电压特性。发现光电流和暗电流的一个显著区别是暗电流不反映贯穿特性,这是光生栽流子和热载流子有不同统计分布的实验证据,也说明在盖革模式下,暗计数增加比光子探测效率增加更快的原因是由于载流子收集效率不同引起的。根据其贯穿特性适当选择盖革模式下APD的反偏压可提高单光子探测器的信噪比。     

单光子探测器雪崩光电二极管的低温控制系统及其温度特性

根据单光子探测系统的要求及其特点,采用半导体制冷技术,研制出了用于单光子探测的雪崩光电二极管(APD)的水循环散热制冷腔。通过配备测量精度为0.1℃的温控仪,降低了APD的工作环境温度。通过实验探讨了APD的温度特性,得到了APD的雪崩电压、暗电流、光电流、等效噪声功率与温度的关系。结果表明:降低APD的工作温度有利于减小APD的等效噪声功率,APD存在最佳工作温度。     

Zn扩散对InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管雪崩击穿概率的影响

对InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管进行结构设计与数值仿真,得到相应的电学与光学参数。针对雪崩击穿概率对器件光子探测效率的影响,研究了两次Zn扩散深度差、Zn扩散横向扩散因子、Zn掺杂浓度以及温度参数与器件雪崩击穿概率的关系。研究发现,当深扩散深度为2.3μm固定值时,浅扩散深度存在对应最佳目标值。浅扩散深度越深,相同过偏压条件下倍增区中心雪崩击穿概率越大,电场强度也会随之增加。当两次Zn扩散深度差小于0.6μm时,会发生倍增区外的非理想击穿,导致器件的暗计数增大。Zn扩散横向扩散因子越大,倍增区中心部分雪崩击穿概率越大,而倍增区边缘雪崩击穿概率会越小。在扩散深度不变的情况下,浅扩散Zn掺杂浓度对雪崩击穿概率无明显影响,但深扩散Zn掺杂浓度越高,相同过偏压条件下雪崩击穿概率越小。本文研究可为设计和研制高探测效率、低暗计数InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管提供参考。     

雪崩倍增GaAs光电导太赫兹辐射源研究进展

在飞秒激光激励下用GaAs光电导开关作为太赫兹(THz)辐射天线, 已经广泛用于太赫兹时域光谱系统, 但目前国际上都是使用GaAs光电导开关的线性工作模式, 而GaAs光电导开关的雪崩倍增工作模式所输出的超快电脉冲功率容量远大于其线性工作模式, 迄今为止, 还没有人提出用雪崩倍增机理的GaAs 光电导开关作为辐射源产生THz电磁辐射. 本文探讨了用 雪崩倍增工作模式的GaAs光电导开关作为光电导天线产生THz电磁波的可能性及研究进展. 通过理论分析及实验研究, 在实验上实现了: 1) 利用nJ量级飞秒激光触发GaAs光电导天线, 可以进入雪崩倍增工作模式; 2) 利用光激发电荷畴的猝灭模式, 可以使GaAs光电导天线载流子雪崩倍增模式的延续时间(lock-on 时间)变短. 这为利用具有雪崩倍增机理的GaAs光电导天线产生强THz辐射奠定了基础.     

基于雪崩光电二极管的弱光探测技术研究

通过采用无源抑制方法对雪崩光电二极管的弱光探测技术进行了研究,分析了工作在盖革模式下的InGaAs APD的特性。利用APD两端的偏置电压VB在其雪崩后趋于稳定的特性,确定了其雪崩暗击穿电压,并且在水冷温控系统中,测得了APD雪崩暗击穿电压与温度的关系。结果表明,APD的雪崩暗击穿电压随着温度的上升而增大,光子群(弱光)到达时,APD探测到的在某一幅值处的脉冲数明显增加,其脉冲幅度也将增大。     

The Measurement of Nanoparticles Using Photon Correlation Spectroscopy and Avalanche Photo Diodes

In many areas of particle research there is a growing requirement to measure small particles, dilute systems and poorly scattering materials. The laser based technique of photon correlation spectroscopy (PCS) is used to measure nanometer sized particles, but very high count rates are required to obtain repeatable sizing measurements with small, weakly scattering particles. Traditionally this has been achieved using high powered lasers. These have the disadvantage of themselves producing changes in the sample and being costly. This paper reports on the development of a new generation avalanche photo diode (APD) which enables the measurement of small, weakly scattering particles without the need for a powerful laser. Data are presented for a variety of sample types.     

周期信号调制色泵噪音驱动下单模激光光强关联函数的时间演化特性

采用周期信号调制色泵噪音驱动的单模激光模型,运用线性化近似方法研究了单模激光系统光强关联函数C(t)随时间的演化关系,分析了调制信号的振幅B、频率Ω等对光强关联函数随时间演化的影响.发现在泵噪音自关联时间τ<<1的情形下,随着调制信号频率Ω、振幅B的增加,C(t)随时间的演化为单调衰减;在τ>>1的情形下,随着调制信号频率Ω、振幅B的增加,C(t)随时间的演化均为周期性振荡衰减.     

基于液晶光阀非线性变换的实时光学相关识别

提出了一种高鉴别能力的实时光学相关器，它采用液晶光阀作为实时输入器件，并利用其非线性变换特性对图像微分预处理，全息记录材料采用光折变晶体，且使用全取球面波作参考光。所给出的实验结果表明，该光学相关具有鉴别能力高，实时性和灵活性强，以及结构２紧凑的特点。     

飞秒互相关时间选通技术用于光学层析成像的实验研究

利用飞秒互相关二次谐波信号时间选通技术。实现了对埋藏在高度散射介质中物体的透射成像和反射以析成像。互相关选通门有效地选出携带物体信息的弹道光子和蛇行光子，排除了给成像带来背景噪声的温射光子，分别获得了散射介质中物体的二次谐波一维和二维图像。     

周期信号调制色泵噪音驱动下单模激光光强关联函数的时间演化特性

采用周期信号调制色泵噪音驱动的单模激光模型,运用线性化近似方法研究了单模激光系统光强关联函数C(t)随时间的演化关系,分析了调制信号的振幅B、频率Ω等对光强关联函数随时间演化的影响. 发现在泵噪音自关联时间τ>>1的情形下,随着调制信号频率Ω、振幅B的增加,C(t)随时间的演化为单调衰减;在τ>>1的情形下,随着调制信号频率Ω、振幅B的增加,C(t)随时间的演化均为周期性振荡衰减.     

脉冲在时域二次折射率介质中的传播

从空域与时域的相似性出发，把克尔介质近似为时域二次折射率介质，从而得到了脉冲在该介质中的解析形式，并给出了相应的时域传输矩阵。     

GaN基p-i-n型雪崩探测器的制备与表征

制备和表征了p-i-n型的GaN基雪崩探测器.器件在-5V下的暗电流约为0.05 nA,-20 V下的暗电流小于0.5 nA.响应增益-偏压曲线显示,可重复的雪崩增益起始于80 V附近,在85 V左右增益达到最大为120,表明所制备的器件具有较好的质量.C-V测量用来确定载流子的分布和耗尽信息,结果显示,P型层在15 ...     

Origin of the Correlation Time Dependence of Coherence Transfer Distortions in Rotating Frame Cross-Relaxation Spectra

HOHAHA distortions in conventional (CW) ROESY experiments are known to be prominent when the frequency of the spin-lock field is near the midpoint between the resonance frequencies of a pair of coupled spins. That the disappearance of these distortions with offset from the midpoint is more rapid for large molecules than smaller ones is less widely known, and less well understood. We provide a quantitative explanation of the latter phenomenon using a combination of theory and numerical simulations. The cause of this effect can be found in the differential relaxation of the various magnetization modes which are involved in HOHAHA transfer. These modes experience enhanced relaxation far from a Hartmann–Hahn match. This enhancement is larger for molecules which have long correlation times.