Полосовая камера - Streak camera

Принцип работы стрик-камеры

А полоса камеры прибор для измерения изменения импульса свет интенсивность со временем. Они используются для измерения длительности импульса некоторых сверхбыстрый лазер систем и для таких приложений, как спектроскопия с временным разрешением и ЛИДАР.

Операция

Основная статья: Фурье-оптика § Применение принципов Фурье-оптики

Полосовая камера работает Преобразование Фурье изменение во времени светового импульса в пространственный профиль на детекторе, вызывая изменяющееся во времени отклонение света по ширине детектора. Световой импульс попадает в прибор через узкую щель в одном направлении и отклоняется в перпендикулярном направлении, так что фотоны, которые прибывают первыми, попадают в детектор в другом месте по сравнению с фотонами, которые прибывают позже.[1]

Результирующее изображение формирует «полосу» света, по которой можно сделать вывод о длительности и других временных свойствах светового импульса. Обычно для записи периодических явлений необходимо соответствующим образом запускать полосовую камеру, как и осциллограф.

Механические типы

В камерах с механической полосой используется вращающийся зеркало или система подвижных щелей для отклонения светового луча. У них ограничена максимальная скорость сканирования и, следовательно, временное разрешение.[2]

Оптоэлектронный тип

Оптоэлектроника Полосовые камеры работают, направляя свет на фотокатод, который при попадании фотонов производит электроны через фотоэлектрический эффект. Электроны ускоряются в электронно-лучевая трубка и пройти через электрическое поле образуется парой пластин, которая отклоняет электроны в сторону. Модулируя электрический потенциал между пластинами электрическое поле быстро изменяется, чтобы обеспечить изменяющееся во времени отклонение электронов, перемещая электроны через люминофор экран на конце трубки.[3] Линейный детектор, такой как устройство с зарядовой связью (CCD) матрица используется для измерения структуры полос на экране и, следовательно, временного профиля светового импульса.[4]

Временное разрешение лучших оптоэлектронных камер составляет около 180 фемтосекунды.[5] Для измерения импульсов короче этой длительности требуются другие методы, такие как оптическая автокорреляция и оптический строб с частотным разрешением (ЛЯГУШКА).[6]

В декабре 2011 года команда на Массачусетский технологический институт выпустили изображения, сочетающие использование стрик-камеры с повторяющимися лазерными импульсами для моделирования фильм с частота кадров одного триллион кадров в секунду.[7] Это было превзойдено в 2020 году командой из Калтех при этом частота кадров составила 70 триллионов кадров в секунду.[8]

Смотрите также

  • Фото финиш, который использует гораздо более медленную, но двумерную версию отображения времени камеры в пространственное измерение
  • Фемто-фотография

Рекомендации

  1. ^ "Hamamatsu: Интерактивные учебные пособия по Java - Streak Camera". Получено 2006-10-15.
  2. ^ Хорн, Александр (2009). Сверхбыстрая метрология материалов. Джон Вили и сыновья. п. 7. ISBN  9783527627936.
  3. ^ Муру, Жерар А .; Блум, Дэвид М .; Ли, Чи-Х. (2013). Пикосекундная электроника и оптоэлектроника: Материалы тематической встречи Озеро Тахо, Невада, 13–15 марта 1985 г.. Springer Science & Business Media. п. 58. ISBN  9783642707803.
  4. ^ «Руководство по съемочным камерам» (PDF). Получено 2015-07-07.
  5. ^ Акира Такахаши и др.: «Новая фемтосекундная стрик-камера с временным разрешением 180 фс» Proc. SPIE 2116, Генерация, усиление и измерение ультракоротких лазерных импульсов, 275 (16 мая 1994 г.); Дои:10.1117/12.175863
  6. ^ Чанг, Зенху (2016). Основы аттосекундной оптики. CRC Press. п. 84. ISBN  9781420089387.
  7. ^ «Камера отслеживания света с триллионом кадров в секунду». Новости BBC. 2011-12-13. Получено 2011-12-14.
  8. ^ Ван, Пэн; Лян, Цзиньян; Ван, Лихонг В. (29 апреля 2020 г.). «Однократная сверхбыстрая съемка со скоростью 70 триллионов кадров в секунду». Nature Communications. 11 (1). Дои:10.1038 / s41467-020-15745-4.