介绍了一种 12 bit 60 MS/s流水线模数转换器(ADC), 该转换器使用采样保持电路, 将连续变化的模拟信号通过一定时间间隔的采样, 以实现信号的准确量化, 利用增益自举运放提高信号建立的线性度; 采用每级 1.5 bit精确度的流水线结构实现冗余编码, 降低比较器失调电压对精确度的影响, 同时提出一种新型的消除静态功耗的预放大比较器结构。该流水线 ADC芯片采用华力 55 nm 互补金属氧化物(CMOS)工艺进行电路和版图设计。对后仿真结果进行快速傅里叶变换(FFT)分析得到: 动态参数无杂散动态范围(SFDR)为 86.18 dB, 信噪比(SNR)为 72.91 dB, 信纳比(SNDR)为 72.8 dB, 有效位数(ENOB)为 11.72 bit。

A new laser amplifier structure based on Ndglass regenerative amplifier and off-axis four-pass amplifier is designed for high power laser facilities. The parasitic oscillation and pencil beam of the four pass amplifier are studied and a method is introduced to suppress them. By injecting a 1053 nm single longitudinal mode laser pulse with pulse duration of 3 ns and pulse energy of 1 nJ, a 10.3 J amplified pulse with a 2% shot-to-shot energy stability is obtained. The total gain of the amplifier system is over 1010. The output laser beam is a flat top profile with a 71% near field fill factor and modulation of 1.4 and 91% pulse energy can be focused into 2 times of diffraction limits. The experimental results and output performance of the amplifier system fully meet the requirements of the pre-amplifier of high power laser facilities, which shows that multi-pass amplifier can be used in high power laser facilities.

提出了一种新型的高功率激光装置的预放系统结构，采用钕玻璃再生放大结合离轴四程放大的技术途径，研究了四程放大中寄生振荡和笔形光束的产生机理和抑制措施。通过注入脉宽为3 ns，单脉冲能量小于1 nJ的1053 nm单纵模种子激光，可以获得10.3 J的近衍射极限输出，总增益大于1010，能量稳定性为2%，输出激光为近平顶分布，近场填充因子为71%，近场调制度约为1.4，91%的焦斑能量能聚焦于2倍衍射极限内。实验结果和输出性能完全满足激光装置预放系统的性能要求，验证了多程放大技术在高功率激光装置预放系统中应用的可行性。

为了提高预放大数字全息显微系统的成像质量，采用理论分析与实验验证相结合的方法，分别对采用平面及球面参考光记录的预放大数字全息显微系统进行了研究和比较。结果表明：在通常的实验条件下，系统的横向分辨力主要取决于显微物镜的成像分辨力;记录距离较小时，两种系统的横向分辨力均随着记录距离的增大略有降低;但当记录距离较大时，球面参考光预放大数字全息系统的横向分辨力降低得更为明显，即平面参考光预放大数字全息显微系统较为优越;在记录距离为0的情况下，即像面数字全息成像情况下，两种系统的再现像均具有最高的分辨力，在利用普通工业用传感器条件下，横向分辨力远超过了2.19 μm，且像质较好。因此，尽可能减小全息图的记录距离，或者采用像面数字全息系统，可以有效提高数字全息系统的成像分辨力。

为了快速、准确地再现球面参考光预放大数字全息图的三维信息，采用理论推导和实验验证相结合的方式，对等曲率物光和参考光预放大数字全息显微系统的相位畸变补偿问题进行了研究。推导了该系统的点扩展函数，进而获得了物体再现光场的复振幅及相位畸变表达式，利用估测的相位掩模对再现光场相位畸变预补偿后进行相位解包裹，结合自动相位补偿方法获得待测样品较为准确的相位分布。对人体血红细胞进行了实验研究，结果表明，利用相位掩模对再现光场进行预补偿，一方面可以避免相位解包裹的错误，另一方面还可以有效消除再现光场的二次相位畸变，以实现利用单次自动相位补偿方法获得光场正确的相位分布。

为了提高数字全息成像系统的成像分辨力，对以球面波作为参考光波的预放大数字全息成像系统的记录和再现过程进行了理论推导，得出了该系统的脉冲响应表达式，并由此分析了决定该系统成像分辨力的因素。在CCD成像分辨力高于显微物镜分辨力的情况下,通过对分辨力测试板进行实验，讨论了系统分辨力与记录距离的关系。结果表明：再现像的分辨力对记录距离不敏感；但在记录距离为零，即像面数字全息系统下，再现像具有更高的分辨力。实验结果与理论分析一致。

讨论了TW级飞秒激光放大装置中的同步时序系统原理, 介绍了自行设计并建造的3套频率成分各异的TW级钛宝石飞秒激光放大装置, 其中“极光Ⅱ” 和“Titan”为两级放大系统, 前者预放大与主放大重复频率均为10 Hz, 后者采用1 kHz的预放大和10 Hz的主放大, “极光Ⅲ”为多级放大系统, 预放大重复频率为10 Hz, 主放大分别为1 Hz和15 min输出一发。针对各个放大装置的不同特点和对同步精度的具体要求, 自行设计并建造了不同的同步时序控制系统, 实现了各个激光放大系统的有效运转, 同步精度达到200 ps。

基于菲涅耳衍射理论,详细推导了预放大数字全息系统的点扩散函数表达式,并由此分析了该成像系统的分辨率.通过分别对整个系统、显微物镜以及CCD的点扩散函数幅值的计算机模拟,讨论了显微物镜与CCD分辨率之间的匹配问题.指明了现有文献中一些含糊说法.结果表明:恰当选择记录参量,使MO的成像分辨率接近于其极限分辨率,同时还要使CCD在满足抽样条件与再现像分离条件的情况下,再现像分辨率等于或略高于MO的分辨率.

根据成像理论和全息系统的点扩散函数,研究了数字全息显微系统的成像分辨率,给出了无预放大和有预放大情况下成像分辨率的表达式,指出了只有当CCD的成像分辨率等于或高于显微物镜(MO)的成像分辨率时,预放大数字全息系统的成像分辨率才取决于显微物镜的数值孔径(NA);反之,系统的成像分辨率则取决于CCD的数值孔径。采用无透镜傅里叶变换全息记录光路,对美国空军分辨率测试板进行了实验研究,结果表明再现像在水平和垂直方向的极限分辨率分别为3.91 μm和4.38 μm,与理论分析相吻合。对条纹物体进行了全息图的模拟记录和再现,结果与理论分析相一致。