[实用新型]光克尔门选通分幅相机

说明书

技术领域

本实用新型涉及成像领域，具体涉及一种基于光克尔效应作为选通门的分幅相机。 

背景技术

惯性约束聚变的物理过程十分复杂，并且在数纳秒内完成，这就需要多种超快诊断设备，其中包括分幅相机和条纹相机。早期的快门式分幅相机其时间分辨率最高为几纳秒至几十纳秒，后来发展到阴极选通型分幅相机，可实现2～10ns的时间分辨率，而且画幅大，但是只能成单幅像。目前广泛使用行波选通技术，即微通道板选通的X射线皮秒分幅相机；采用微带线选通已经可以达到几十皮秒至百皮秒级的时间分辨。然而在靶核爆聚的最后阶段，靶核被压缩到几十个微米，其过程持续时间约为100ps，对这一阶段的等离子体时空演化的测量需要几个微米的空间分辨率和皮秒甚至更短的时间分辨率，这是电脉冲选通所不能达到的。 

我国已实现皮秒分幅相机的研制并投入使用，但对更高的时间分辨率要求，就需要新的技术来实现几个皮秒乃至飞秒的时间分辨。光克尔效应是由介质的三阶非线性引起的效应，现在已经广泛应用于超短脉冲的泵浦探测、超短脉冲信噪比测量等实验中。光克尔效应可表示为： 

IOKS=Iprobesin2(2θ)sin2(Δφ2)]]>

I_OKS是光克尔效应透射光强，I_probe是探测光强，θ是泵浦光和探测光偏振 方向的夹角，Δφ是非线性相移。当非线性相移较小时，可近似为

如果将光克尔门技术应用到分幅相机中作为选通门，这种纯光学选通技术替代目前的电子学方法产生电脉冲选通方式，将大大提高时间分辨率。 

发明内容

本实用新型主要是克服目前分幅相机中电脉冲选通不够快的缺点，电脉冲选通门最短几十皮秒，采用光克尔门技术可实现几个皮秒至飞秒量级的高速选通门，实现高的时间分辨率。 

本实用新型的技术解决方案是： 

本实用新型的原理是用脉冲激光在光克尔介质中的非线性作用形成选通门信号，结合高精度的时间同步和大动态图像采集系统可构成新型的分幅相机。 

光克尔门选通分幅相机，其特殊之处在于：包括依次设置于被测物发出的信号光所在光路上的第一偏振器、光克尔介质、第二偏振器、图像采集单元，所述光克尔介质的入射面或出射面一侧还设有小孔阵列，第二偏振器与第一偏振器的透射偏振方向互相垂直，光克尔介质的泵浦光为多路具有确定延时的脉冲激光，泵浦光的路数与小孔阵列的行数相等，每个小孔和脉冲激光选通所经过的位置对准，信号光、泵浦光、图像采集单元同步。 

上述脉冲激光为皮秒、飞秒、纳秒或微秒量级的脉冲激光。 

上述小孔阵列紧贴于光克尔介质的入射面或出射面。 

上述多路脉冲激光由一束脉冲激光经分束和延迟光路射入光克尔介质。 

上述分束和延迟光路与光克尔介质之间还设置有用于调整各路脉冲激光的脉冲能量相等的衰减器。 

上述分束和延迟光路之前设置有调整泵浦光偏振方向的半波片和/或用于调节光斑大小的缩束光路。 

上述第一偏振器透射光偏振方向与泵浦光偏振方向在光克尔介质中的夹角为45度。 

上述相机还包括与图像采集单元连接的图像处理单元。 

一种光克尔门选通分幅成像方法，其特殊之处在于：包括以下步骤： 

1】被测物自发光或被照明，发出信号光； 

2】步骤1】产生的信号光经第一偏振器射入光克尔介质，由多路具有确定延时的光克尔选通门控制信号光的选通，光克尔介质对信号光中选通的部分产生偏振旋转； 

3】光克尔介质选通的光经过第二偏振器偏转，使第二偏振器与第一偏振器的透射偏振方向互相垂直； 

4】对通过第二偏振器的信号光进行图像采集。