[发明专利]一种超快分幅成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及超快摄像领域，具体地说，本发明涉及一种超快分幅成像装置。

背景技术

在科学研究和技术研发的过程中，经常需要对某一过程进行时间间隔非常短的连续拍照。当时间分辨要求达到微秒的水平时，一台数字相机的信号读取速度已经难以满足高速连续拍摄的需求，因此需要采用多张胶片或多台相机分别记录样品在不同时刻的图像，此类装置的名称叫做高速分幅相机。传统的高速分幅相机分为两类，一类是旋转镜法，另一类是基于高速电子快门的数字照相系统。旋转镜法采用一个高速旋转的反射镜将不同时刻样品的图像投射到不同的感光胶片或电子感光芯片上，由于采用的是机械设备，其时间分辨能力只能达到微秒的水平，并且操作过程比较复杂，目前正在逐渐被淘汰。如今商用的超快分幅相机多数是基于多通道成像原理，将输入光分成多路，分别在不同的电子感光芯片上成像，电子感光芯片的曝光时间和顺序由超快电路控制，这样即可实现对样品的分幅成像。基于超快电子快门的分幅成像装置的时间分辨能力取决于控制电路的响应速度，目前处于纳秒的水平，而且很难再继续提高。并且，由于超快电子控制系统的成本较高，因此这类分幅成像装置的价格十分昂贵。另外，基于超快电子快门的分幅相机的画面帧数是有限且固定的。

因此，当前迫切需要一种能够突破时间分辨能力的瓶颈且成本低的超快分幅成像装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够突破时间分辨能力的瓶颈且成本低的超快分幅成像装置。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种超快分幅成像装置，包括：

脉冲序列生成装置，用于生成不同波长的超短激光脉冲组成的脉冲序列以入射待测样品；

分光器，用于将来自待测样品的脉冲序列的不同波长成分在空间上相互分离；以及

相机阵列，用于对分光器分离出的脉冲序列的不同波长成分进行分别成像。

其中，所述脉冲序列生成装置包括：

超短脉冲激光器，用于产生超短激光脉冲；

频率转换器，用于利用非线性光学效应将所述超短激光脉冲转化为数个不同波长的超短激光脉冲；以及

延时器，用于将所述数个不同波长的超短激光脉冲转化为不同波长的超短激光脉冲组成的脉冲序列。

其中，所述频率转换器沿光路依次包括：聚焦透镜、非线性光学晶体和准直透镜。

其中，所述延时器采用群速度色散介质。

其中，所述延时器采用棱镜对。

其中，所述延时器采用光栅对。

其中，所述相机阵列中的各个相机分别对准所述分光器所分离出的与该相机对应的波长的光的所在角度。

与现有技术相比，本发明具有下列技术效果：

1、能够突破时间分辨能力的瓶颈，使时间分辨能力达到皮秒甚至飞秒量级。

2、不需要使用超快控制电路，成本相对低廉。

3、结构相对简单，易于实现。

附图说明

图1示出了本发明一个实施例的超快分幅成像装置的结构示意图；

图2示出了中心波长为830nm飞秒激光脉冲通过MgO:LiNbO3晶体的出射光的光谱示意图；

图3示出了本发明一个实施例的频率转换器的示意图；

图4示出了本发明一个实施例的延时器的示意图。

具体实施方式

下面，结合附图和实施例对本发明做进一步地描述。

根据本发明的一个实施例，提供了一种超快分幅成像装置，如图1所示，该超快分幅成像装置包括超短脉冲激光器1，频率转换器2，延时器3，分光器5和相机阵列6，被探测样品4置于延时器3和分光器5之间。