本发明专利技术公开了一种利用半导体折射率变化测量MeV核辐射脉冲时间宽度的装置，用于解决现有测量MeV核辐射脉冲时间宽度的装置测量效率低的技术问题。技术方案是包括可调谐激光器、单模光纤、光纤环行器、半导体晶片、高带宽光电探测器和示波器。可调谐激光器输出激光经单模光纤导引到光纤环行器，光纤环行器的输出口2将激光传输到半导体晶体表面，光纤环行器的输出口3通过长距离单模光纤与高带宽光电探测器输入口相连，高带宽光电探测器输出口接示波器。本发明专利技术使用300微米厚的半导体晶片做探测介质，提高了MeV核辐射脉冲的沉积效率，并使装置输出有效信号，提高了背景技术装置进行MeV核辐射脉冲探测时的效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种测量MeV核辐射脉冲时间宽度的装置，特别是涉及一种利用半导 体折射率变化测量MeV核辐射脉冲时间宽度的装置。
技术介绍
参照图1。等倾干涉形成的基本过程如图1所示，这是利用半导体晶片做等倾干涉 仪的原理基础。在前后表面仅作抛光处理而不镀膜时，反射率较低（~30%)，等倾干涉可 以近似为双光束干涉。一束光是从半导体晶片前表面反射的光2,另一束是折射进入半导体 晶片进而从后表面反射再从前表面出射的光2"，两束光在前表面及附近空间发生干涉。半 导体晶片折射率发生变化时，两束光的光程差也发生变化，进而使干涉光强空间分布发生 变化。 惯性约束核聚变（Inertial Confinement Fusion，ICF)诊断技术迫切需要高时 间分辨（皮秒，picosecond，简写为ps，Ips = 10 12S)的MeV核福射脉冲测量技术，传统的 探测技术无法实现这么高的时间分辨能力。利用半导体折射率对核辐射脉冲的响应进行测 量，是近年来发展起来的一种新的探测方法，将激光通讯中高带宽、高时间分辨记录的优点 利用到核辐射脉冲测量领域。 利用脉冲辐射对材料光学性质的改变效应，将核辐射脉冲强度转换为激光强度的 变化，而激光脉冲更易于远程高带宽传输与记录。材料对光波的响应可用复折射率分表示(1) ω为光波圆频率，η ( ω )为实折射率，表征材料对光波的相位改变，κ ( ω )表征材 料的吸收特性，与吸收系数α ( ω )有关系：α (ω) = 4π κ (ω)/λ，λ为光波波长。η ( ω ) 与κ (ω)并不独立，由KramersLiig关系联系：(2) F为主值积分。由（2)式，吸收系数的改变必然引起光波相位的变化。 在光波波段，材料吸收系数变化与非平衡载流子引起的带隙收缩、带填充或自由 载流子吸收等效应有关。对于波长长于半导体禁带宽度的光，自由载流子吸收效应起主要 作用，引起的折射率变化△ η由Drude等离子体吸收关系描述：(3) Np Ph分别为电子、空穴浓度，m P mh分别为电子、空穴的有效质量，IIif3。为电子静止 质量，η为照射前折射率，e为电子电量，λ为探针光波长， ε。为真空介电常数，c为真空中 的光速。 射线脉冲在半导体内产生非平衡载流子，使材料折射率发生微弱变化，非平衡载 流子经过复合过程消失后，半导体的折射率恢复原值。折射率变化通过测量干涉仪干涉光 强输出变化实现，这样利用这种过程就可以实现射线脉冲时间宽度的测量。上述为这种技 术的基本原理。 这种测量技术在应用中的不足：美国利弗莫尔国家实验室的科技人员，利用 上述原理发展了一种核辐射脉冲超快时间分辨测量技术，时间分辨达到了 lps(X-ray bang-time and fusion reaction history at picosecond resolution using RadOptic detection. Review of Scientific Instruments, 2012, Vol. 83, No. 10, 10D307)。但是，他们 使用InGaAsP量子阱材料做探测介质，这是一种在砷化镓（GaAs)中掺杂了铟（In)、磷（P) 的多层材料，总厚度仅能生长5微米，这使得探测系统不能探测光子能量MeV的核辐射脉 冲。而探测MeV核辐射脉冲是迫切需要在ICF诊断中解决的重要问题。要探测MeV核辐射 脉冲，要求使用更厚的半导体介质以提高探测效率。目前，各种半导体在MeV核辐射脉冲作 用下折射率变化测试装置还没有建立，各种半导体在MeV核辐射脉冲作用下的折射率变化 规律也有待探索。
技术实现思路
为了克服现有测量MeV核辐射脉冲时间宽度的装置测量效率低的不足，本专利技术提 供一种利用半导体折射率变化测量MeV核辐射脉冲时间宽度的装置。该装置包括可调谐 激光器、单模光纤、光纤环行器、半导体晶片、高带宽光电探测器和示波器。可调谐激光器 输出激光经单模光纤导引到光纤环行器，光纤环行器的输出口 2将激光传输到半导体晶体 表面，光纤环行器的输出口 3通过长距离单模光纤与高带宽光电探测器输入口相连，高带 宽光电探测器输出口接示波器。本专利技术使用300微米厚的半导体晶片做探测介质，提高了 MeV核辐射脉冲的沉积效率，并使装置输出有效信号，解决了
技术介绍
装置进行MeV核辐射 脉冲探测时效率低的技术问题。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用半导体折射率变化测量 MeV核辐射脉冲时间宽度的装置，其特点是包括可调谐激光器、单模光纤、光纤环行器、半导 体晶片、高带宽光电探测器和示波器。可调谐激光器输出激光通过单模光纤与光纤环行器 的输入口 1连接，光纤环行器的输出口 2接另一单模光纤的一端，另一单模光纤的另一端用 FC/APC型光纤接头贴近半导体晶片表面，光纤环行器的输出口 3通过长距离单模光纤与高 带宽光电探测器输入口相连，高带宽光电探测器输出口接示波器。所述半导体晶片厚度为 300微米。可调谐激光器输出激光通过单模光纤导引到光纤环行器的输入口 1，光纤环行器 完成激光的单向传输。光纤环行器的输出口 2通过单模光纤，将激光传输到半导体晶体表 面，半导体晶体前表面和后表面反射的激光发生干涉，一部分干涉光再次进入光纤环行器 的输出口 2,光纤环行器的输出口 2将干涉光环行输出到光纤环行器的输出口 3,经长距离 单模光纤导引到高带宽光电探测器，高带宽光电探测器将激光光强度变化转换为电脉冲由 示波器记录。 本专利技术的有益效果是：该装置包括可调谐激光器、单模光纤、光纤环行器、半导体 晶片、高带宽光电探测器和示波器。可调谐激光器输出激光经单模光纤导引到光纤环行器， 光纤环行器的输出口 2将激光传输到半导体晶体表面，光纤环行器的输出口 3通过长距离 单模光纤与高带宽光电探测器输入口相连，高带宽光电探测器输出口接示波器。本专利技术使 用300微米厚的半导体晶片做探测介质，提高了 MeV核辐射脉冲的沉积效率，并使装置输出 有效信号，解决了
技术介绍
装置进行MeV核辐射脉冲探测时效率低的技术问题。 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作详细说明。【附图说明】 图1是
技术介绍
等倾干涉光程差形成示意图。 图2是本专利技术利用半导体折射率变化测量MeV核辐射脉冲时间宽度的装置简图。 图3是图2中FC/APC型光纤接头与半导体表面当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用半导体折射率变化测量MeV核辐射脉冲时间宽度的装置，其特征在于：包括可调谐激光器、单模光纤、光纤环行器、半导体晶片、高带宽光电探测器和示波器；可调谐激光器输出激光通过单模光纤与光纤环行器的输入口1连接，光纤环行器的输出口2接另一单模光纤的一端，另一单模光纤的另一端用FC/APC型光纤接头贴近半导体晶片表面，光纤环行器的输出口3通过长距离单模光纤与高带宽光电探测器输入口相连，高带宽光电探测器输出口接示波器；所述半导体晶片厚度为300微米；可调谐激光器输出激光通过单模光纤导引到光纤环行器的输入口1，光纤环行器完成激光的单向传输；光纤环行器的输出口2通过单模光纤，将激光传输到半导体晶体表面，半导体晶体前表面和后表面反射的激光发生干涉，一部分干涉光再次进入光纤环行器的输出口2，光纤环行器的输出口2将干涉光环行输出到光纤环行器的输出口3，经长距离单模光纤导引到高带宽光电探测器，高带宽光电探测器将激光光强度变化转换为电脉冲由示波器记录。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：彭博栋，宋岩，盛亮，袁媛，张美，赵吉祯，李奎念，李阳，王培伟，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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