[實用新型]光克爾門選通分幅相機

有效

• 申請號: 201320269168.3
• 申請日: 2013-05-16
• 公開（公告）號: CN203275870U
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 王向林;王屹山;白永林;趙衛;楊直;張偉;劉元山;胡曉鴻;王虎山
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G03B39/00
• 分類號: G03B39/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

技術領域

本實用新型涉及成像領域，具體涉及一種基于光克爾效應作為選通門的分幅相機。?

背景技術

慣性約束聚變的物理過程十分復雜，并且在數納秒內完成，這就需要多種超快診斷設備，其中包括分幅相機和條紋相機。早期的快門式分幅相機其時間分辨率最高為幾納秒至幾十納秒，后來發展到陰極選通型分幅相機，可實現2～10ns的時間分辨率，而且畫幅大，但是只能成單幅像。目前廣泛使用行波選通技術，即微通道板選通的X射線皮秒分幅相機；采用微帶線選通已經可以達到幾十皮秒至百皮秒級的時間分辨。然而在靶核爆聚的最后階段，靶核被壓縮到幾十個微米，其過程持續時間約為100ps，對這一階段的等離子體時空演化的測量需要幾個微米的空間分辨率和皮秒甚至更短的時間分辨率，這是電脈沖選通所不能達到的。?

我國已實現皮秒分幅相機的研制并投入使用，但對更高的時間分辨率要求，就需要新的技術來實現幾個皮秒乃至飛秒的時間分辨。光克爾效應是由介質的三階非線性引起的效應，現在已經廣泛應用于超短脈沖的泵浦探測、超短脈沖信噪比測量等實驗中。光克爾效應可表示為：?

IOKS=Iprobesin2(2θ)sin2(Δφ2)]]>

I_OKS是光克爾效應透射光強，I_probe是探測光強，θ是泵浦光和探測光偏振?方向的夾角，Δφ是非線性相移。當非線性相移較小時，可近似為

如果將光克爾門技術應用到分幅相機中作為選通門，這種純光學選通技術替代目前的電子學方法產生電脈沖選通方式，將大大提高時間分辨率。?

發明內容

本實用新型主要是克服目前分幅相機中電脈沖選通不夠快的缺點，電脈沖選通門最短幾十皮秒，采用光克爾門技術可實現幾個皮秒至飛秒量級的高速選通門，實現高的時間分辨率。?

本實用新型的技術解決方案是：?

本實用新型的原理是用脈沖激光在光克爾介質中的非線性作用形成選通門信號，結合高精度的時間同步和大動態圖像采集系統可構成新型的分幅相機。?

光克爾門選通分幅相機，其特殊之處在于：包括依次設置于被測物發出的信號光所在光路上的第一偏振器、光克爾介質、第二偏振器、圖像采集單元，所述光克爾介質的入射面或出射面一側還設有小孔陣列，第二偏振器與第一偏振器的透射偏振方向互相垂直，光克爾介質的泵浦光為多路具有確定延時的脈沖激光，泵浦光的路數與小孔陣列的行數相等，每個小孔和脈沖激光選通所經過的位置對準，信號光、泵浦光、圖像采集單元同步。?

上述脈沖激光為皮秒、飛秒、納秒或微秒量級的脈沖激光。?

上述小孔陣列緊貼于光克爾介質的入射面或出射面。?

上述多路脈沖激光由一束脈沖激光經分束和延遲光路射入光克爾介質。?

上述分束和延遲光路與光克爾介質之間還設置有用于調整各路脈沖激光的脈沖能量相等的衰減器。?

上述分束和延遲光路之前設置有調整泵浦光偏振方向的半波片和/或用于調節光斑大小的縮束光路。?

上述第一偏振器透射光偏振方向與泵浦光偏振方向在光克爾介質中的夾角為45度。?

上述相機還包括與圖像采集單元連接的圖像處理單元。?

一種光克爾門選通分幅成像方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：?

1】被測物自發光或被照明，發出信號光；?

2】步驟1】產生的信號光經第一偏振器射入光克爾介質，由多路具有確定延時的光克爾選通門控制信號光的選通，光克爾介質對信號光中選通的部分產生偏振旋轉；?

3】光克爾介質選通的光經過第二偏振器偏轉，使第二偏振器與第一偏振器的透射偏振方向互相垂直；?

4】對通過第二偏振器的信號光進行圖像采集。?