本文關(guān)鍵詞：一種新型全光超快成像系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：目前,應(yīng)用最廣泛的超快診斷手段分別是條紋相機(jī)、分幅相機(jī)和泵浦-探測成像技術(shù)。但這些超快診斷手段都存在著自己的不足:例如條紋相機(jī)只能提供一維空間加時(shí)間分辨;分幅相機(jī)時(shí)間分辨相對(duì)較低;泵浦-探測成像技術(shù)可探測飛秒量級(jí)的超快過程,并且可以獲取多維圖像,但它需要被探測事件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單且具有高度可重復(fù)性等特性,這就導(dǎo)致泵浦-探測成像技術(shù)一般無法對(duì)不可重復(fù)或很難重復(fù)的超快事件進(jìn)行診斷,例如爆炸、布朗運(yùn)動(dòng)以及化學(xué)反應(yīng)等過程。本文研究并設(shè)計(jì)了一種基于全光學(xué)手段的新型超快成像系統(tǒng)——全光飛秒超快時(shí)序成像系統(tǒng),并對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。該系統(tǒng)無須對(duì)上述超快事件進(jìn)行重復(fù)測量即可直接成像觀測以往無法直接成像觀測的微觀超快現(xiàn)象�？勺鳛檠芯抗饣瘜W(xué)、自旋電子學(xué)及等離子體物理等超快動(dòng)力學(xué)的有力工具。本文對(duì)全光飛秒超快時(shí)序成像系統(tǒng)的脈沖展寬單元、脈沖整形單元、光譜映射單元、成像光路以及延時(shí)光路等從理論上進(jìn)行了分析計(jì)算,搭建了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,并利用搭建的整套光學(xué)系統(tǒng)對(duì)超快事件進(jìn)行了采集記錄。主要工作內(nèi)容如下:(1)搭建了飛秒激光脈沖展寬實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)不同激光脈沖展寬器進(jìn)行了比較分析,以具有750mm通光長度的高色散玻璃作為脈沖展寬介質(zhì),通過實(shí)驗(yàn)將入射脈寬為25fs的激光脈沖展寬至26ps。(2)在對(duì)超短激光脈沖整形方法進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,利用純相位型液晶空間光調(diào)制器作為掩模板,搭建了激光脈沖整形光學(xué)4f系統(tǒng),對(duì)入射的脈寬為26ps的超短激光脈沖進(jìn)行了整形,從實(shí)驗(yàn)上獲得了在時(shí)域上等間隔且脈沖寬度相等的等強(qiáng)度子脈沖序列。(3)利用Solidworks和ZEMAX軟件分別設(shè)計(jì)了光束提升陣列和凹柱面反射鏡。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步搭建了光譜映射光學(xué)4f實(shí)驗(yàn)平臺(tái),利用該平臺(tái)完成了對(duì)入射子脈沖序列的空間分離。(4)搭建了延時(shí)光路和成像光路,利用該延時(shí)、成像光路對(duì)所選取的觀測樣本進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究。由此獲得了脈寬為25fs的超短激光脈沖電離空氣的超快過程動(dòng)態(tài)圖像。其單幅圖像曝光時(shí)間為912fs,幀間隔為6.39ps,單幅圖像像素分辨率為200×200像素。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH74

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