激光二极管触发光导开关实验研究

介绍了利用大功率半导体激光二极管触发3 mm间隙GaAs光导开关、产生非线性电脉冲输出的实验,激光二极管输出功率为70 W,上升前沿约20 ns,脉冲半高宽（FWHM）约40 ns。随着开关两端偏置场强增加,输出电压也线性增加,当偏置场强超过一定阈值,增至约2.53 kV/mm时,经过一个较小的电压峰值和时间延迟后,输出电压急剧增加,产生雪崩现象。实验结果表明:GaAs开关非线性输出的产生与载流子聚集和碰撞电离有关,偏置电场的提高增加了开关芯片中载流子聚集数量,加剧了碰撞离化程度,从而使开关从线性模式进入雪崩模式。     

高功率半导体激光器倍频实现紫外光输出

采用中心波长780 nm、线宽0.13 nm的体布拉格光栅外腔半导体激光作为基频光,基于Ⅰ类相位匹配的三硼酸锂晶体(LBO),获得了中心波长为390 nm的倍频光输出,输出功率30 μW,转换效率0.01%,为高功率紫外光束的实现提供了新的技术路线。     

基于对数检波器的峰值功率计研制

针对北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)直线加速器的实际情况和具体需求,为了提高峰值功率计测量精度、进一步降低反射保护报警响应时间并提供实时波形检测手段,对基于集成电路的射频检波芯片进行了调研,研制了一种基于对数检波器、现场可编程门阵列(FPGA)、高速模数转换器(ADC)的新型峰值功率计。通过对不同工作频率下的多点校准,建立分段传递函数,实现功率计校准工作。对功率计样机进行了系统测试,实现了实验室功率测量误差±0.2 dB,BEPCII在线测试的反射保护响应时间2 μs的成绩,功率计已稳定上线运行一段时间。此外,新型峰值功率计具有宽线性动态范围、反射保护报警、内置双通道检波器、用户和工程师双界面、实时波形显示、波形任一点功率测量等特点。     

光纤光谱仪的多样化组装及应用——介绍一个仪器分析实验

介绍了一个本科生的仪器分析实验——光纤光谱仪的多样化组装及应用。利用光源、光纤和电荷耦合器件检测器等部件,组装出紫外-可见光谱仪、分子荧光光谱仪、近红外光谱仪、拉曼光谱仪和激光诱导荧光光谱仪。通过本实验,不仅能够拓展传统光学实验的内容,而且可以通过自己动手组装仪器,培养学生的专业实践能力和知识应用能力。     

X射线二极管在2～6 keV能区的灵敏度退化研究

利用北京同步辐射装置4B7B束线,在2.1～5.9 keV能区,对“强光一号”加速器Z箍缩实验中常用的Al和Au阴极X射线二极管进行了谱响应标定。对比了不同阴极材料(Au和Al)、加工方式(蒸镀Al和机械加工固体Al)及使用条件(参与实验发次)对探测器谱响应分散性及退化程度的影响。长期储存后的镀Au阴极仍有较好的谱响应一致性,但灵敏度退化明显,比文献报道新鲜Au阴极数据低70%以上,使用中还会进一步降低。Al阴极在保存和使用中的灵敏度退化相对较轻。新鲜的固体Al阴极谱响应分散性较小,灵敏度较文献报道数据略高,使用过10～40发次并保存9个月后灵敏度平均下降约20％～30%。镀Al阴极的谱响应分散性较大,相对偏差可达20%。初步探讨了定期更换以减轻灵敏度退化影响的可行性。     

感应电压叠加器驱动阳极杆箍缩二极管型脉冲X射线源

介绍了自行研制的用于闪光照相且基于感应电压叠加器和阳极杆箍缩二极管的X射线源的组成、结构和主要参数。输出电压3 MV的Marx发生器给阻抗7.8 Ω水介质脉冲形成线充电,产生脉宽约70 ns,电压约1 MV的高功率脉冲,经过峰化开关和预脉冲开关后分成3路馈入三级感应电压叠加器感应腔进行电压叠加,感应电压叠加器次级采用真空绝缘传输线,阻抗从40 Ω变成60 Ω,驱动阳极杆箍缩二极管,二极管阴极为石墨,阳极为直径1.2 mm的钨杆,石墨阴极产生的电子束在电流自磁场作用下发生箍缩,轰击阳极,产生小焦斑脉冲Ｘ射线。该装置在Marx充电电压为±35 kV时,二极管电压约2.0 MV,二极管电流约为50 kA,半高宽约80 ns;X射线半高宽约为40 ns,剂量约为28 mGy,焦斑约为0.95 mm。利用该X射线源拍摄到了炸药爆炸产生的层裂碎片不同飞行时间的图像。     

近红外单光子探测

随着以单个光子作为信息载体的量子通信和量子加密技术的兴起,近红外单光子探测技术受到了广泛关注.近红外单光子探测系统具有极高的灵敏度,所以它还可以胜任探测其它近红外波段微弱光信号的任务.半导体雪崩光电二极管是当前最成熟的近红外单光子探测系统的核心元器件;文章阐明了雪崩光电二极管的暗电流和击穿电压对单光子探测的影响,同时还讨论了工作温度、直流偏置、门信号性质和计数阈值等系统参数之间相互制约的关系.     

基于四象限光位置检测器的同步光位置测量系统

为了克服现有双丝型检测器无法进行水平、垂直两个方向同时测量同步光位置的缺点,合肥光源新研制了基于四象限光位置检测器的同步光位置测量系统,并使用对数比处理技术进行后续的数据处理。通过分别对光学成像系统和四象限光位置检测器的标定,最终得到基于四象限光位置检测器的光位置测量系统的性能参数为:水平方向灵敏度0.471 2 mm-1,线性范围为±1.83 mm,垂直方向灵敏度0.635 0 mm-1,线性范围±1.32 mm。与合肥光源现有的光位置测量系统相比,具有较高的性价比。     

基于相变冷却的大功率二极管激光器技术

设计了一种基于相变冷却方式工作的大功率二极管激光器,该激光器的散热器是基于节流式喷射微槽道相变冷却的原理,使冷却液在微槽中的气化率达到了70%,大幅度提高了冷却效果,减小了冷却液流量,在同样制冷功率条件下,冷却液流量仅为水冷方式的1/10。利用相变冷却器进行了背冷式半导体激光器叠阵封装工艺的研究,采用复合热沉与AuSn硬焊料结合的新型封装工艺,完成了准连续3 kW叠阵的封装。实验测试表明,单元叠阵的输出功率达到3.01 kW,占空比10%,封装间距为1.3 mm,光谱宽度小于3.5 nm。最大功率输出时所需R134a冷却液的流量仅为110 mL/min。     

合肥光源托歇克效应损失电子的探测

束流寿命是衡量储存环性能的重要参数,直接影响着光源的正常运行。对于合肥光源（HLS）,托歇克（Touschek）寿命是影响束流寿命的重要因素。为了研究Touschek寿命,需要探测由于Touschek效应所损失的电子。介绍了束流寿命的概念,说明了Touschek效应的原理和机制,利用蒙特卡罗软件EGSnrc模拟计算了丢失电子与真空壁的相互作用,通过塑料闪烁体探测器和光电倍增管获得了由于Touschek效应丢失的电子所产生的信号,然后将信号经过放大甄别和符合处理后,用计数器测量了计数率。结果表明：由于Touschek效应而成对丢失的电子的确存在,且电子损失率随流强的降低而减小。这为下一步储存环的能量标定工作做好了前期准备。