母一寧， 陳雪薇， 劉春陽， 劉德興， 郝國印

(長春理工大學(xué) 理學(xué)院， 吉林 長春 130022)

0 引言

單光子探測作為極弱光探測技術(shù)的一種[1]，在量子探測、生物光成像、空間光通信等領(lǐng)域具有極其重要的應(yīng)用前景[2-7]。夜視設(shè)備主要分為車載和單兵作戰(zhàn)兩類[8-11]，技術(shù)方案主要采用兩種：第一種是采用能在低照度條件下采集信息的固體電耦合器件(CCD)、互補(bǔ)型金屬- 氧化物- 半導(dǎo)體成像器件(CMOS)以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展出來的器件，作為信息探測器件(包括電子轟擊式)[8-10]；第二種是采用電子倍增后熒光屏成像[8-10]。雖然針對(duì)兩種方式國內(nèi)外學(xué)者都有較為深入的研究，也取得了比較突出的成就[8-10]，但目前這兩種方式都存在一定的不足，而且像增強(qiáng)器部分提取信息單一，大都只能獲取目標(biāo)圖像信息即目標(biāo)的空間分辨力、灰度分辨力等信息[8-10]，而現(xiàn)在軍事設(shè)備要求最好能實(shí)現(xiàn)功能的集成化。

在空間探測領(lǐng)域，為了增大光信號(hào)接收功率，通常需要選用大口徑光學(xué)天線對(duì)光信號(hào)進(jìn)行增益。然而由幾何光學(xué)原理可知，從理論上講大口徑光學(xué)系統(tǒng)，焦距無法太短，并且為了保證對(duì)于瞬態(tài)信號(hào)的有效檢測，接收端的半導(dǎo)體探測器光敏面尺寸無法太大。由此可見，實(shí)際的空間瞬態(tài)微弱光信號(hào)接收系統(tǒng)的視場通常極小[11-12]。另外，設(shè)備自身會(huì)發(fā)生隨機(jī)震動(dòng)，又進(jìn)一步提高了通信鏈路對(duì)光軸對(duì)準(zhǔn)精度及跟蹤帶寬的需求。因此，本文基于以上現(xiàn)狀以及在激光雷達(dá)、激光通信、激光測距等技術(shù)領(lǐng)域?qū)τ谒矐B(tài)光信號(hào)探測的技術(shù)要求，提出一種可在極微弱光條件下實(shí)現(xiàn)復(fù)合探測的探測機(jī)制。

1 復(fù)合探測機(jī)理

為了保證微通道孔導(dǎo)電層薄膜的持續(xù)供電，通常需要在微通道板(MCP)兩面制作Ni-Cr薄膜電極，且在兩端施加高壓形成板流用于補(bǔ)償二次電子發(fā)射的能量損失[13]?？梢娺@種供電結(jié)構(gòu)必然造成電子束在極間耦合過程中的束流密度衰減，即部分電子束被MCP輸入端Ni-Cr供電薄膜電極收集，通常情況下其電子束收集效率僅能達(dá)到60%～70%. 為了利用被損失掉的電子，以MCP上表面的Ni-Cr電極為支撐，根據(jù)電子束的空間調(diào)制機(jī)制和MCP的電子倍增特性，在其上制備一層具有調(diào)制分流能力的波導(dǎo)陽極，實(shí)現(xiàn)電流的分流。從而產(chǎn)生兩路信號(hào)，可以對(duì)被測目標(biāo)的成像空間分辨力和瞬態(tài)光電脈沖時(shí)間分辨力等進(jìn)行復(fù)合探測，在激光通信測距成像一體化等設(shè)備中具有可觀的應(yīng)用前景。

復(fù)合波導(dǎo)陽極的微通道光電倍增管如圖1所示。

圖1 器件原理圖Fig.1 Schematic diagram of device

由圖1可見：光脈沖被光學(xué)天線匯聚，透過窗口聚焦于光電陰極并產(chǎn)生光電子；由于光電陰極與MCP采用近貼式結(jié)構(gòu)，光電陰極所產(chǎn)生的光電子將被MCP所收集，并在MCP中倍增成高能電子束；高能電子束在外加高壓電極引入電場的作用下加速撞向復(fù)合式波導(dǎo)陽極。復(fù)合式波導(dǎo)陽極主要由MCP、透射式陽極、位敏陽極構(gòu)成。首先在MCP兩端分別濺射微米量級(jí)的H-K絕緣薄膜(如氧化鋁或氧化鎂)；然后將透射陽極薄膜制作在MCP的一面(可以采用有機(jī)載膜去除工藝或襯底轉(zhuǎn)移工藝)，而在另一面采用相同的工藝制作位敏陽極薄膜；最后在位敏陽極上制作位敏結(jié)構(gòu)。

2 器件模型分析

除評(píng)價(jià)全息光學(xué)系統(tǒng)時(shí)需要系統(tǒng)位相傳遞函數(shù)(PTF)以外,大部分的光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)評(píng)價(jià)都采用調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)來代替光學(xué)傳遞函數(shù)(OTF)。故本文采用MTF來代替OTF評(píng)價(jià)像質(zhì)。由第1節(jié)可知，復(fù)合波導(dǎo)陽極微通道光電倍增管主體由光電陰極、MCP、復(fù)合波導(dǎo)陽極3部分組成，其分辨力(空間分辨力)由上述三者及線性級(jí)聯(lián)系統(tǒng)關(guān)系可知，分辨力表達(dá)式為

(1)

式中：R為整個(gè)器件的分辨力；Rc為陰極電子光學(xué)分辨力；Ra為復(fù)合波導(dǎo)陽極電子光學(xué)分辨力；Rm為MCP固有分辨力；Rs為復(fù)合波導(dǎo)陽極固有分辨力。本實(shí)驗(yàn)光電陰極采用金陰極，響應(yīng)波段為200～340 nm. 不同光電陰極對(duì)不同波段的光信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)，故更換光電陰極可擴(kuò)展響應(yīng)波段，長波可延展到紅外波段，短波可延展到射線波段。由此可知Rc值與光電陰極材料有關(guān)，但Rc也存在像差問題。根據(jù)靜電聚焦原理，r為引入的彌散圓半徑，表達(dá)為

(2)

式中：dc為陰極近貼距離；εa為電子束出射平均動(dòng)能；Vi為極間電壓；β為電子束初始發(fā)散角。令ξ=εa/Vi，Dm=2dcξ0.5，即r=Dmsinβ. 由(2)式可知，凡具有初始平均動(dòng)能為εa、初始角β的光電子都有幾率打到半徑為r的圓內(nèi)，可見問題轉(zhuǎn)化為求二元隨機(jī)變量(ξ，β)的函數(shù)r的分布問題。設(shè)電子落在r0(r0為最大彌散圓半徑)內(nèi)的概率為P{r

N(r)=?DdN(ξ,β)，

(3)

式中：D為指定區(qū)域。對(duì)(3)式微分，便可獲得密度函數(shù)n(r)=dN(r)/dr. 將密度函數(shù)代入點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)并進(jìn)行傅里葉- 貝塞爾變換，即

(4)

式中：f表示空間頻率；J0表示0階貝賽爾函數(shù)。

獲得最終MTF表達(dá)式為

(5)

式中：εa可通過愛因斯坦公式求得

(6)

λ0為陰極材料發(fā)生光電效應(yīng)的特征波長，λ為入射光波長。

由(6)式可以看出，光電子的初始最大動(dòng)能只與光陰極材料相關(guān)且初始最大動(dòng)能差別不大。Ra與Rc存在明顯不同，為了能讓高能電子隧穿復(fù)合波導(dǎo)陽極，必須為電子束加速預(yù)留一定空間，進(jìn)而無法采用近貼式結(jié)構(gòu)。同理按照MTFRc的求解辦法獲得MTFRa，其表達(dá)式為

(7)

式中：da為MCP與復(fù)合波導(dǎo)陽極距離；εo為MCP輸出電子束的出射動(dòng)能；Va為極間加速電壓。由于復(fù)合波導(dǎo)陽極是在MCP上制作不同的微結(jié)構(gòu)陽極而成的，其固有分辨力的計(jì)算方式與MCP固有分辨力的制作方式基本相同，Rs與Rm的MTF分析方法與表達(dá)式基本相同。同理按照MTFRc、MTFRa的求解辦法獲得MTFMCP，表達(dá)式為

(8)

式中：J1表示1階貝塞爾函數(shù)；D表示MCP的孔徑直徑。

由(8)式可知，微通道孔直徑線性影響其分辨能力，只要減小D就可以直接提高其分辨能力。根據(jù)文獻(xiàn)[14]的相關(guān)研究，微通道直徑已達(dá)到微米級(jí)，因此從理論上講這部分對(duì)整個(gè)器件的分辨能力影響不大。

3 復(fù)合陽極驗(yàn)證與分析

采用的器件參數(shù)如下：美國BHK公司生產(chǎn)的冷陰極紫外燈作為外部直流紫外光源，同時(shí)利用輸入電流來控制發(fā)光功率；在該光源前端放置焦距為60 mm、口徑為40 mm的石英雙凸透鏡實(shí)現(xiàn)對(duì)紫外光準(zhǔn)直與擴(kuò)束，并在透鏡后放置一直徑為0.6 mm的小孔光闌，在小孔光闌后方通過相同的石英雙凸透鏡將光斑耦合至真空系統(tǒng)中的金陰極表面中心區(qū)域，即將直徑為0.6 mm的紫外光斑等比例投射到陰極表面。試制固有分辨力約5 mrad的器件(結(jié)構(gòu)見圖1)參數(shù)如下：光電陰極為金陰極；選用有效口徑為18.4 mm、孔徑為6 μm，孔徑之間的間距為8 μm、厚度為0.3 mm，徑長比為50的MCP；復(fù)合波導(dǎo)陽極中的MCP參數(shù)和上述一致，透射陽極膜厚度為0.2 μm，位敏陽極(四象限式位敏陽極)膜的厚度為2 μm，中心分割間距為25 μm；MCP板壓為1 000 V，透射陽極與位敏陽極之間壓差為700 V. 本次實(shí)驗(yàn)中光電陰極和MCP之間預(yù)留的距離為0.5 mm，為加速電子渡越速度并減少電子彌散，在光電陰極和MCP之間加電壓500 V. 由文獻(xiàn)[15]與(6)式可知，金陰極的電子逸出初始最大動(dòng)能約2.26 eV. 通信光脈沖和MCP之間擁有高壓(Va)，可以加速電子快速渡越并減少一定的彌散，但這部分的分辨力損失是不可避免的。MCP與透射陽極之間的間距為5 mm，MCP與透射陽極之間壓差為7 000 V. 由于本文選用的MCP孔徑很小，只有6 μm，這里設(shè)定電子出射均值能量約為65 eV.

本文開展了以下驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)：當(dāng)MCP與透射陽極之間的壓差由7 000 V、每隔500 V依次逐漸降低，透射陽極的隧穿效率與位敏陽極提取到的電流相應(yīng)變化趨勢如圖2所示。

圖2 復(fù)合陽極電流變化趨勢Fig.2 Current change trend of composite anode

根據(jù)第2節(jié)所述光學(xué)傳遞模型，可知該器件的理論調(diào)制傳遞函數(shù)如圖3所示。

圖3 光學(xué)調(diào)制函數(shù)Fig.3 Optical modulation transfer function

由圖2可見，當(dāng)隧穿電壓下降時(shí)，透射陽極隧穿電子量將隨之大幅下降，進(jìn)而導(dǎo)致位敏陽極輸入信噪比也大幅下降，最終導(dǎo)致薄膜散射、暗電流等噪聲影響將越發(fā)明顯。反之，隨著隧穿電壓的升高，第2塊MCP的飽和趨勢將越發(fā)突顯，位敏陽極的細(xì)分精度下降。該復(fù)合式波導(dǎo)陽極在該光照條件下的最佳隧穿電壓出現(xiàn)在4 500～5 000 V之間(這部分電流變化梯度最為明顯，MCP的增益特性與信噪比均可達(dá)到最佳狀態(tài))。遂穿電壓將決定遂穿電子的比例，如果電壓太大則遂穿電子過多將導(dǎo)致第2塊MCP自飽和，增益下降，分辨力降低，進(jìn)而使屏幕的空間分辨力降低，同時(shí)到達(dá)熒光屏的電子能量變大。從而導(dǎo)致熒光屏上像素點(diǎn)的亮度變大，而相鄰像素點(diǎn)的亮度差值減小，即屏幕的灰度對(duì)比度下降，每個(gè)像素點(diǎn)的光軸產(chǎn)生較大的偏差，使得成像效果下降。由此可知，探索復(fù)合式波導(dǎo)陽極自適應(yīng)隧穿門控技術(shù)，將是在復(fù)雜光場環(huán)境中實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)光軸定位的前提。以5 000 V隧穿電壓為例，透射陽極讀出電流約9.7 nA，并約有6%的電子完成了隧穿。

以上結(jié)果驗(yàn)證了復(fù)合波導(dǎo)陽極實(shí)現(xiàn)光電子分流的可行性。根據(jù)第2節(jié)所述光學(xué)傳遞模型，可知該器件的理論調(diào)制傳遞函數(shù)如圖3所示。在圖3中，Ra的OTF與器件整體(圖中R所示)的OTF基本重合，可見Ra是導(dǎo)致器件空間分辨力較低(不到10 lp/mm)的主要原因。在器件制作過程中工藝復(fù)雜，需要用薄膜轉(zhuǎn)移技術(shù)等工藝技術(shù)，使得其成品率較低，而且由于工藝的不成熟會(huì)對(duì)器件性能造成一定影響[16]。為了簡化器件制作工藝，本文在復(fù)合探測原理基礎(chǔ)上，又提出采用電場調(diào)制進(jìn)行分流的方法，即柵極復(fù)合薄膜微通道光電倍增結(jié)構(gòu)。

4 復(fù)合波導(dǎo)柵極工作原理

波導(dǎo)柵極復(fù)合探測器件構(gòu)造及工作原理如圖4所示。由圖4可見，脈沖光信號(hào)透過光學(xué)接收窗(見圖4中a)聚焦于光電陰極(見圖4中b)表面，由光電效應(yīng)激發(fā)的光電子在負(fù)高壓電場加速作用下，電子到達(dá)上層倍增用MCP(見圖4中c)，經(jīng)MCP的初次倍增形成電子束，電子束在空間電場作用下撞向復(fù)合式柵極結(jié)構(gòu)上的金屬薄膜電極(見圖4中d)，產(chǎn)生電子分流，部分電子由柵極截獲并輸出高頻脈沖通信用信號(hào)。而能夠成功渡越過柵極薄膜的電子入射到下級(jí)波導(dǎo)用MCP(見圖4中f)引發(fā)二次電子倍增以提高微弱成像信號(hào)探測靈敏度，倍增的電子最終被楔條形陽極WSZ(見圖4中g(shù))收集并由信號(hào)采集電路完成讀出。

圖4 波導(dǎo)柵極薄膜復(fù)合探測器件原理圖Fig.4 Schematic diagram of waveguide-gate film complex detector

在傳統(tǒng)空間光電探測系統(tǒng)中，為兼顧響應(yīng)頻率與接收視場兩方面特性，系統(tǒng)性能通常受到光敏面尺寸的制約。而利用MCP波導(dǎo)柵極薄膜器件進(jìn)行探測，可以有效緩解光敏面尺寸的約束程度。故MCP波導(dǎo)柵極薄膜器件能夠滿足復(fù)合探測中對(duì)輕小型化和入射光軸精確定位的需求。

5 實(shí)驗(yàn)與分析

5.1 隔離膜的選擇實(shí)驗(yàn)

為了實(shí)現(xiàn)電子分流，選擇兩種隔離膜進(jìn)行研究：一種是氧化物絕緣膜；另一種是有機(jī)絕緣膜。

首先，考慮到MCP表面多孔的表面形態(tài)，可使用磁控濺射方法在MCP表面沉積MgO絕緣薄膜。使用離子濺射方法在MCP表面直接生長絕緣膜，濺射到微孔中的絕緣材料將污染微通道孔內(nèi)壁表面的激活層，對(duì)MCP增益產(chǎn)生一定影響。其次，采用自支撐附著有機(jī)膜工藝。圖5所示為兩種材料的隔離膜電子增益對(duì)比圖。

圖5 鍍膜前后結(jié)果對(duì)比圖Fig.5 Comparison of electron gains before and after coating

由圖5可見，在MCP表面沉積MgO絕緣薄膜后，其電子增益能力大幅下降，表明沉積的MgO對(duì)微通道孔內(nèi)壁的電子發(fā)射層造成了較嚴(yán)重的污染，但仍具備一定的電子倍增能力。因此選用自支撐附著有機(jī)膜法在MCP表面附著有機(jī)薄膜的方式進(jìn)行復(fù)合柵極測試，采用有機(jī)膜方式不易污染MCP，但是要對(duì)膜厚度進(jìn)行控制。

5.2 探測能力實(shí)驗(yàn)

為了實(shí)現(xiàn)電子束隧穿金屬薄膜，波導(dǎo)陽極的遂穿電壓需達(dá)到4 kV左右。因此，為了避免MCP間真空擊穿放電，要求板間距要達(dá)到毫米量級(jí)。

本文實(shí)驗(yàn)用的柵極束導(dǎo)結(jié)構(gòu)的板間距降低到了0.2 mm,所以在光學(xué)傳遞方面遠(yuǎn)高于波導(dǎo)陽極結(jié)構(gòu)。圖6所示為柵型復(fù)合薄膜的調(diào)制效果圖，從中可見柵型薄膜的電子束調(diào)制能力完全可控。圖7所示為兩種結(jié)構(gòu)的OTF效果對(duì)比(傳遞函數(shù)計(jì)算方法與第2節(jié)基本一致，不再贅述)，其中：d表示2塊MCP之間的距離，U表示2塊MCP之間的電壓，ε表示陰極出射電子的最大動(dòng)能。

圖6 復(fù)合柵型薄膜的電子束調(diào)制效果Fig.6 Electron beam modulation of gate-type compound film

圖7 兩種結(jié)構(gòu)的OTF對(duì)比效果Fig.7 OTFs of two structures

器件靈敏度是此類器件的一個(gè)性能指標(biāo)，一般來講此類器件的探測靈敏度主要取決于光陰極，與本文的研究不相關(guān)。本文的靈敏度問題主要表現(xiàn)為失真和畸變問題。

圖8所示為按照實(shí)測數(shù)據(jù)擬合而成的高斯電子束分布效果圖，來對(duì)比復(fù)合柵極和復(fù)合陽極的靈敏度，從中可以看出，復(fù)合柵極靈敏度比復(fù)合陽極要好。

圖8 高斯電子束畸變效果Fig.8 Gaussian electron spot distortions of two structures

因此復(fù)合柵極探測動(dòng)態(tài)范圍方面，空間柵型束導(dǎo)結(jié)構(gòu)也具有明顯優(yōu)勢。實(shí)時(shí)觀察兩種機(jī)構(gòu)的輸出光電流，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖9所示。綜上所述，束導(dǎo)型復(fù)合探測機(jī)構(gòu)在成像與探測動(dòng)態(tài)范圍兩個(gè)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于復(fù)合波導(dǎo)陽極機(jī)構(gòu)。

圖9 電流密度變化曲線Fig.9 Input/output current densities of two structures

5.3 模型分析

空間束導(dǎo)柵型機(jī)構(gòu)的電子束調(diào)制效果如圖10所示。圖10中：dx表示2塊MCP之間的距離，E表示2塊MCP之間的電場強(qiáng)度，v0表示表示第1塊MCP輸出電子的初速度，D1表示第1塊MCP的孔徑大小，D2表示第2塊MCP的孔徑大小。

圖10 MCP極間束導(dǎo)機(jī)構(gòu)示意圖Fig.10 Schematic diagram of beam-guide mechanism in coupling of two microchannel plates

由圖10可見：電子束在渡越2塊微通道間隙(GAP)時(shí)的電子束彌散情況對(duì)復(fù)合探測起著至關(guān)重要的調(diào)制作用，彌散過大會(huì)使其成像能力明顯下降；反之，其電子束的調(diào)制能力及復(fù)合探測能力便明顯受限。

對(duì)附著于下級(jí)波導(dǎo)MCP的柵極薄膜,要求其在滿足電子抽取能力的前提下，部分電子能透射到下級(jí)微通道后被陽極收集作為成像用信號(hào)。為此，采用Monte Carlo統(tǒng)計(jì)模擬方法對(duì)大量隨機(jī)入射到固體中的電子軌跡進(jìn)行模擬，所模擬的電子渡越柵極膜層的運(yùn)動(dòng)情況為低能電子和原子核外電子的相互作用，建立基于莫特彈性散射截面的物理模型[17]如下:

(9)

式中：θ為電子散射角；f(θ)、g(θ)分別為采用分波法解狹義相對(duì)論中狄克拉波動(dòng)方程的入射波解、散射波解；x為角度取值的變上限，利用插值法可以求解莫特截面值。又因?yàn)樗枘M的為鋁和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)構(gòu)成的多元界面層，在考慮電子散射平均能量損失情況下，適用Joy等對(duì)Bethe公式進(jìn)行修正[18]：

(10)

式中：E為運(yùn)動(dòng)電子的能量；S為散射截面面積；ρ為介質(zhì)密度；Z為原子序數(shù)；A為原子量；k=0.757，為PMMA襯底的修正值；J為MMA料的平均電離位移。

圖11是對(duì)不同入射能量的電子穿過不同膜厚柵極薄膜的仿真模擬圖，基于Joy等所建立的物理模型[18]，對(duì)該波導(dǎo)柵極電子散射情況進(jìn)行相對(duì)更嚴(yán)格的模擬。從圖11的4張仿真結(jié)果圖中可以看出：入射電子在柵極雙層不同介質(zhì)膜層中的縱向運(yùn)動(dòng)距離隨著膜厚和入射電子能量的變化而變化：隨著膜厚增加，入射電子因與膜內(nèi)粒子的庫倫力作用造成能量損失，使電子透射率降低；隨著入射電子能量的增加，電子在膜層中的渡越距離也越大。因此，從工藝制備角度精確控制柵極復(fù)合薄膜膜厚和利用驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)標(biāo)定器件調(diào)制電壓成為器件制備實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)關(guān)鍵要素。

6 波導(dǎo)柵極薄膜復(fù)合探測驗(yàn)證

為了驗(yàn)證該波導(dǎo)柵極薄膜器件調(diào)制分流的可行性，利用光電子倍增器件真空動(dòng)態(tài)測試平臺(tái)開展實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)在真空度為10-5Pa的腔室內(nèi)進(jìn)行，整個(gè)測試系統(tǒng)主要由紫外光源、復(fù)合探測器件、高壓供電電池組和信號(hào)采集系統(tǒng)組成。

圖12給出了校準(zhǔn)后器件輸出電流與波導(dǎo)柵極加速電壓的關(guān)系。在給定柵極加速電壓后，獲得柵極的總電流，此時(shí)調(diào)制開關(guān)尚未開啟，柵極以下未形成有效的空間電場，陽極收不到電子。開啟開關(guān)后，柵極到陽極的電場線形成，陽極獲得輸出電流的同時(shí)柵極依然存在輸出，器件電子束分流功能基本實(shí)現(xiàn)。由于能成功渡越柵極薄膜的電子占入射電子總量的極少數(shù)，并且由于前級(jí)光電子激發(fā)和倍增過程存在時(shí)間上的積累延遲，導(dǎo)致柵極輸出電流在開關(guān)開啟前后變化并不明顯。然而，隨著柵極加速電壓的增大，柵極處場強(qiáng)增大，柵極調(diào)制占主導(dǎo)作用，柵極輸出電流增大而陽極電流減小。同時(shí)由于入射到柵極的電子束能量也隨之增大，陽極電流的下降趨勢成亞納安量級(jí)減緩，器件電子束調(diào)制功能基本實(shí)現(xiàn)。

圖12 柵極和陽極電流隨空間電場加速電壓變化情況Fig.12 Variations of anode current and gate current with acceleration voltage in spatial electric field

7 結(jié)論

本文提出了具有復(fù)合探測功能的新型器件結(jié)構(gòu)，建立了器件的OTF模型并論述了相應(yīng)的器件約束條件，在真空環(huán)境中對(duì)器件的探測機(jī)理進(jìn)行了研究。得到主要結(jié)論如下：

1) 從OTF理論出發(fā)分析了復(fù)合波導(dǎo)陽極結(jié)構(gòu)的光學(xué)傳遞力約束條件，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其具有一定的信號(hào)束流空間調(diào)制能力。

2) 進(jìn)一步提出了復(fù)合波導(dǎo)柵極結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)減小了2塊MCP之間的距離，提升了其光學(xué)傳遞能力。在真空環(huán)境中進(jìn)行了信號(hào)束流調(diào)制能力驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證結(jié)果表明復(fù)合柵極結(jié)構(gòu)在電子束調(diào)制能力方面優(yōu)于復(fù)合陽極結(jié)構(gòu)。