一种用于激光成像雷达的条纹管研制.pdf

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1、第33卷第3期光电子技术Vo1．33No．32013年9月OPTOELECTRONICTECHNOLOGYSept．2013、，{》研究与试制《、一种用于激光成像雷达的条纹管研制王葵石吟馨李拂晓温增福(中国电子科技集团公司第五十五研究所，南京210016)摘要：简述了条纹管的工作原理。设计制作了一种可用于激光成像雷达的条纹管。测试表明，该条纹管时间分辨率达到50ps／lp，空间分辨率为20lp／mm，光阴极有效面直径为15mm。关键词：条纹管；激光成像雷达；时间分辨率；空间分辨率中图分类号：TN249；0463文献标识码：A文章编号：

2、1005—488X(2O13)03—0151—04DevelopmentofaStreakTubeforImagingLidarSystemWangKui，ShiYinxin，LiFuxiao，WenZengfu(The55thResearchInstituteofChinaElectronicTechnologyGroupCorporation，Nanjing210016，CHN)Abstract：Theoperationprincipleofstreaktubeisintroduced．Astreaktubeforapplicat

3、ionofimaginglidarsystemisdesigned，developedandtested．Thetemporalresolutionoftubeis50ps／lp．Thespatialresolutionis201p／mm．Theeffectiveareadiameterofthecathodeis15mm．Keywords：streaktube；imaginglidar；temporalresolution；spatialresolution一时刻可能各不相同，并且随时间变化。光信号经引言过光电转换后形成一维空间分布

4、的光电子，再经加速网加速和聚焦电极聚焦后，进入偏转系统。由于条纹管是条纹管激光成像雷达的核心器件，是加在偏转板上的斜坡扫描(偏转)电压由高到低或由一种真空光电成像器件[1]。它能把微弱的超快光低到高线性变化，且偏转板问的电场垂直于空间位信号通过光学成像系统投射到条纹管的光阴极转换置轴。光电子进人偏转系统后，其偏转角度在扫描成在数量上与光强成正比的光电子，再经高速线性电压作用下不断变化，而后按时间顺序入射到MCP扫描电场按时间顺序扫描和微通道板(MCP)倍增的不同位置，光电子在MCP中倍增增强后去轰击后轰击荧光屏成像，可反演超快光信号强

5、度的时空荧光屏，形成荧光图像。由于扫描电压的作用，最初分布信息。时刻投射到光阴极面上的光信号经条纹管转换后，条纹管一般由以下五个基本部分组成：光阴极、被显示在荧光屏最上端。随着时间的推移，入射的电子光学系统、偏转扫描系统、MCP电子倍增极及光信号转换后被依次从上往下显示在荧光屏上，直荧光屏。其基本工作原理如下：被测光信号透过狭到满屏为止。荧光屏水平方向代表的是光信号的空缝经过光学透镜聚焦在光阴极上，形成光信号的空间位置轴，而垂直扫描方向代表的是时间轴。间位置轴。被测光信号在位置轴上各点的光强在同根据使用条件的不同，条纹管制作可以采用不

6、收稿日期：2013-04—16作者简介：王葵(1966一)，女，学士，高级工程师，主要从事真空光电器件的研究；(E-mail：nediwb@126．com)石吟馨(1984一)，男，硕士，工程师，主要从事真空光电器件的研究；李拂晓(1963一)，男，博士，研究员，主要从事化合物半导体器件、MMIC和真空光电器件的研究。152光电子技术第33卷同的光阴极材料，以便响应从近红外到X射线的各纹管的设计重点为整管空间分辨率及偏转系统的偏种光信号。针对激光雷达常用工作波长532I3,123．的转灵敏度。由前文分析可知，条纹管时间分辨率达可见光波

7、段，具有该波段光电响应灵敏度峰值的主到6O皮秒即可满足对静止目标成像的厘米量级距要是钾钠锑铯(Na—K—Sb—Cs)阴极，即$20阴极。在离分辨率。经过测算，通过匹配合适的扫描电路，条保持相当时间分辨率的情况下，光阴极有效面积较纹管的静态空间分辨率≥20lp／mm且偏转灵敏度大的条纹管可以工作在多狭缝模式，不仅可获得比≥50mm／kV即可满足以上技术要求。单狭缝条纹管激光雷达更为丰富的信息，而且能够b)静态空间分辨率实现闪光式成像[5。]。本文对应用于激光雷达的条整管总的空间分辨率N为纹管进行了性能参数设计和结构设计，经过专业配1一一

8、_L一-r、』＼，。N』＼，；。N；‘N；套且完整的工艺流程，研制成功性能良好的条纹管，其中N。表示光阴极面与加速网之间的近贴聚经检验测试各项指标达到设计要求，并通过了环境和寿命考核。焦空间分辨率；N。表示MCP与屏间的