本文關(guān)鍵詞：基于啁啾脈沖的超快全光分幅成像技術(shù)研究　出處：《中國(guó)工程物理研究院》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 全光分幅成像 相干相位成像 窗口傅里葉變換 離散取樣

【摘要】：超快物理過程、超快化學(xué)過程、超快生物過程等領(lǐng)域的研究都需要極高的時(shí)間分辨能力。為了突破傳統(tǒng)高速攝影技術(shù)中的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和電子學(xué)系統(tǒng)帶寬的限制,并克服泵浦探測(cè)、超快體全息分幅成像、超快多色差分幅、序列時(shí)間映射全光分幅等技術(shù)的不足,本文提出了一種基于離散取樣分幅記錄的超快全光分幅成像方法。這種成像方法可實(shí)現(xiàn)：(1)全光分幅成像；(2)同軸分幅成像；(3)更多畫幅數(shù)記錄；(4)相干相位成像。本文圍繞設(shè)計(jì)方案中的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：脈沖展寬技術(shù)、脈沖整形技術(shù)、脈沖測(cè)量技術(shù)、離散取樣分幅記錄技術(shù)進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容如下。對(duì)幾種典型的脈沖展寬器進(jìn)行了對(duì)比分析,選擇了平行光柵對(duì)展寬器作為本項(xiàng)目的展寬方案。對(duì)脈沖展寬系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模和仿真分析,并搭建系統(tǒng)開展了實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方案可實(shí)現(xiàn)約10ps的脈沖展寬。對(duì)幾種典型的脈沖整形技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析,選擇了反射式液晶空間光調(diào)制器的4f脈沖整形系統(tǒng)作為本項(xiàng)目的整形方案。對(duì)脈沖整形系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模和仿真分析,重點(diǎn)對(duì)液晶空間光調(diào)制器的像素間隙、階梯型相位調(diào)制以及非線性色散三個(gè)影響因素帶來的整形失真情況進(jìn)行了分析,并對(duì)整形系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。搭建了反射式LC-SLM型4f脈沖整形系統(tǒng),對(duì)液晶空間光調(diào)制器灰度相位關(guān)系進(jìn)行了標(biāo)定,實(shí)現(xiàn)了相位的精確控制。對(duì)幾種常用的超短脈沖測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析,提出了基于窗口傅里葉變換的頻域干涉測(cè)量技術(shù)。利用該技術(shù)對(duì)線性啁啾脈沖和復(fù)雜拍頻信號(hào)的啁啾特性進(jìn)行了測(cè)量,并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與傳統(tǒng)頻域干涉測(cè)量法所得結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析,驗(yàn)證了測(cè)量方案的可行性。設(shè)計(jì)了離散取樣分幅記錄系統(tǒng),并利用仿真軟件進(jìn)行了光線追跡,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的可行性。搭建驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)光路,開展了激光光斑和分辨力板成像的分幅記錄,并對(duì)系統(tǒng)的空間分辨力、時(shí)間分辨力、相位信息提取能力等指標(biāo)進(jìn)行了評(píng)估分析。結(jié)合脈沖展寬和脈沖整形部分的研究結(jié)論,計(jì)算了基于啁啾脈沖的超快全光分幅系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的理論指標(biāo)。
[Abstract]:Ultra fast physical processes, ultrafast chemical processes, ultra fast biological processes, and other fields require very high time resolution. In order to break through the traditional high-speed photography technology in the mechanical rotation system and electronics system bandwidth constraints, and overcome the shortage of pump probe, ultrafast holographic framing, ultrafast multi color framing, framing time sequence mapping all-optical technology, this paper proposes a method of framing ultrafast all-optical discrete sampling points records based on. The imaging method can be achieved: (1) all optical amplitude division imaging; (2) coaxial amplitude division imaging; (3) more picture number recording; (4) coherent phase imaging. This paper focuses on several key technologies in the design, including pulse widening technology, pulse shaping technology, pulse measurement technology and discrete sampling and amplitude recording technology. The main contents are as follows. Several typical pulse stretchers are compared and analyzed, and the broadening scheme is selected as the broadening of the broadening device. The mathematical modeling and simulation analysis of the pulse broadening system is carried out, and the system is built for experimental research. The experimental results show that the scheme can achieve pulse width of about 10ps. Several typical pulse shaping technologies are compared and analyzed. The 4f pulse shaping system of reflective liquid crystal spatial light modulator is selected as the shaping scheme of this project. The pulse shaping system for mathematical modeling and simulation analysis, the key to bring plastic clearance, pixel liquid crystal spatial light modulator ladder type phase modulation and nonlinear dispersion of three factors of distortion is analyzed, and the optimized design of shaping system. A reflective LC-SLM type 4f pulse shaping system is set up. The phase relation of the liquid crystal spatial light modulator is calibrated, and the precise phase control is realized. Several commonly used ultrashort pulse measurement techniques are compared and analyzed, and a frequency domain interferometry based on window Fourier transform is proposed. The chirped characteristics of linear chirped pulse and complex beat signal are measured by this technology, and the experimental results are compared with the results obtained by the traditional frequency-domain interferometry, which verifies the feasibility of the measurement scheme. The discrete sampling and recording system is designed and the ray tracing of the simulation software is used to verify the feasibility of the design scheme. A validated experimental optical path was built, and the laser spot and resolution plate imaging were recorded. The spatial resolution, time resolution and phase information extraction ability of the system were evaluated and analyzed. Combined with the research conclusions of pulse broadening and pulse shaping, the theoretical indexes of the ultra fast all optical amplitude splitting system based on chirped pulse are calculated.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)工程物理研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN78

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本文編號(hào)：1341640