条纹相机 streak cameras

2022-10-25 13:26:50 浏览:237

定义

用于测量光脉冲功率随时间变化的装置。

条纹相机是用于测量光功率或光脉冲强度的时间演变的装置。与其他类型的相机相比,条纹相机不是成像设备。

条纹相机的基本工作原理是入射光产生一个光斑,该光斑在一定较短的时间间隔内迅速偏转。然后,由移动点产生的空间分布(称为条纹图像)反映了光功率的时间演变,因为每个时间位置都映射到一个空间位置。条纹图像是具有不同光强度的线性结构,与示波器图像不同,示波器图像是二维的。它通常用于测量脉冲持续时间和/或峰值功率。

最简单的条纹相机基于一些偏转入射光束的方法 - 例如,旋转镜。这种设备在时间分辨率方面相当有限,因为移动部件的速度有限。

最常见的条纹相机类型是光电器件,其中入射光照射到真空管内的光电阴极。从该阴极发射的电子被高压加速,形成脉冲电子束,其中束强度近似线性地依赖于光学强度。该电子束被一对额外的电极偏转,向其施加快速变化的电压。电子束最终可以击中荧光粉屏幕以产生可见的条纹图像。或者,光束可以击中电荷耦合器件(CCD)以获得电子信号,该信号可以像在数字示波器中一样由计算机处理;这样的设备可以在计算机屏幕上显示曲线,就像数字示波器一样。最快的光电条纹相机达到100飞秒的数量级的时间分辨率 - 然而,仅适用于相当弱的输入信号。对于较强的信号,如果需要更高的信噪比,由于电子的相互排斥,时间分辨率会降低。

与示波器一样,条纹相机中的偏转机制需要在合适的时间精确触发,例如,在短光脉冲到达光电阴极之前。可实现单次操作和重复操作;例如,后者通常需要与锁模激光器一起使用。

对于持续时间较短的脉冲,其他器件用于脉冲表征 - 例如,用于频率分辨光学门控(FROG)或光谱相位干涉测量(SPIDER)的自相关器和设置。即使对于较长的光学脉冲,这种方法也变得越来越普遍,因为它们更容易制造(特别是自相关器),并且部分允许完整的脉冲表征,包括光谱相位(青蛙和蜘蛛),这不能用条纹相机测量。然而,条纹相机的优点是它们的光电阴极可以在非常宽的光学波长范围内工作。一些条纹相机甚至用于紫外线或X射线脉冲。

脉冲

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