原理/飞秒激光照相机
飞秒激光照相机
由麻省理工教授Ramesh&Raskar研发的这台相机名为“飞秒瞬态成像系统”，是利用光线类似的反射效应进行成像。相机会发出飞秒（10-15秒，千万亿分之一秒）级的超短脉冲，发射到障碍物附近的物体上（比如一个房间的房门），反射到障碍物后的物体（如屋内），再反射回原物体后被相机捕捉。系统通过连续发射这样的激光，计算来回时间距离，通过计算后实现3D成像。
应用/飞秒激光照相机
未来，这种激光相机可用于、救灾或是医疗等用途。在火灾中，消防员可以在进入危险环境前观察内部结构，而在医院里，医生可以用查看无法探及的部位。预计应用该技术的便携式内窥镜系统在2012年前就会问世。
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扫码下载APP通用条纹相机C5680系列测量范围从X射线到近红外的2 ps的时间分辨率条纹相机是一款超高速探测器捕捉发光在极短的现象发生时间段。不仅可以扫描相机测量强度变化与精湛时间分辨率，但它也可用于为空间的同时测量（或频谱）的分布。在C5680条纹相机系列是通用条纹相机采用哪所有的专业技术，并专长滨松已经超过收购20年的研究。条纹管是在常规的生产制造在日程安排滨松提供一致性和可靠性。特别要求而定制设计也可提供。应用o测量电子束的ooooo同步和直线加速器的应用研究涉及到的X射线激光器，自由电子激光器，以及各种其它类型的脉冲激光器等离子体的发光，辐射，激光ablasion ，燃烧和爆炸荧光寿命测量，瞬态吸收测量，时间分辨拉曼光谱光孤子通信，响应测量量子器件激光雷达汤姆逊散射，激光测距仪测量特点o内的2个PS时间分辨率2 ps的时间分辨率达到两个synchroscan和单次。工作原理的光脉冲将被测量投射到狭缝和是由透镜聚焦到光图像上的光电面条纹管。改变的时间和空间的偏移略每次四个光脉冲，每一个不同的光itensity ，通过狭缝引入并引导到光阴。这里，所述光子转换成电子数正比于入射光的强度。四个光脉冲依次被转换为电子，它们是随后加速并向着光电阴极进行的。从四个光脉冲创建的组的电子一对扫描电极之间通过，高电压是施加的（见上文），因此，高速扫描（在elec-轰击铅板扫过的方向从顶部到底部） 。该elec-轰击铅板被偏转在不同的时间，并且在稍微不同的角在垂直方向上，并随后进行到MCP （微通道板） 。作为电子传递的MCP ，它们被乘以几数千次，然后对磷酸炮轰phorscreen ，在那里它们被转换回光。对应于第一事件的荧光图像光脉冲被定位在荧光屏的顶部， follo-wedby别人，与进行降序或 - 图片明镜; inother即，轴在垂直方向荧光屏作为时间轴。最亮nesses国税发各种荧光图像成比例的相应的入射光脉冲theintensities 。该在荧光屏上，在水平方向上的位置对应于入射光的horizon-的位置TAL的方向。o几个插件模块，操作模式。o可容纳实验装置的多元化从单一的发光现象来高速重复现象在GHz 。o可以用在X射线到近红外域通过选择适当的条纹管（光传感器），则C5680可以在宽范围的测量可用于应用程序阳离子，从X射线到近红外光。o光照强度对同时测量时间和空间（波长）的轴光谱仪可以被放置在超高速扫描照相机的前面，以空间轴转换为波长轴。这使得变化的光强度可以通过各种测量波长（时间分辨光谱） 。o超高灵敏度（检测单光子）所述条纹管将光转换为电子，它们是随后乘以一个电子倍增器。这使得能够检测极其微弱的光线（在单光子水平） 。（见光子计数的整合原则）作者光子计数一体化原理光电子从连胜的光阴放出管相乘以高集成度通过MCP ，和1光电子计为在一个强度点荧光屏。阈值，然后用这个光子使用toelectron图像清晰地分离出噪音。光电子分离图像和噪声光子计数整合oIEEE-488 （ GP-IB ）控制电脑控制可实现远程控制和先进的测量使用非常简单的OP-进行了累加器。o多样化的选择外围设备外围设备的完整阵容是可用的，包括分光镜，光学触发头和扩展单元。A / D转变价值光电子图像门槛价值条纹相机的工作原理来自CCD摄像机输出信号噪音时间（波长）0PS 200PS 400PS 600 ps的800PS 1ns的1.2ns 1.4ns 1.6ns 1.8ns触发信号扫描电路扫描电极（其中电子被横扫的从上方向至底部）光源： PLP （ λ = 800纳米）积分时间： 1分钟。条纹图像在荧光屏光纤强度镜头时间入射光空间SLIT光阴（光→电子）加速电极（其中电子加速）荧光屏（电子→光）时间空间这是上面的位置，在光电子图像阈值被检测和被集成在存储器中，使噪声被完全消除。这使得possi-均衡器来实现数据的测量的高动态范围和高S / N 。MCP（该乘电子）入射的光的强度可以从亮度读荧光屏，以及对从该位置的时间和空间荧光屏。2功能配置1C5680主单元（带电源和摄像机控制器）“功能扩展单元选择C5680主单元选择输入光学系统选择条纹管选择输出格式选择扫描单元=扫单位选择功能扩展单元中的特定网络阳离子1C5680主单元[后缀（型号）其中以下后缀附加到的型号的C5680 ，取决于条纹管和输出格式的类型使用。C5680–1输入光学系统..........1可容纳200纳米至850纳米， 1 MCP232镜头输出型43视频输出类型5可容纳300纳米至1600纳米， 1 MCP可容纳115纳米到850纳米， 1 MCP可容纳200纳米至900纳米， 1 MCP可容纳200纳米到850纳米， 2 MCP的2条纹管3产量格式1输入光学系统模型名字光谱传输图片有效F的值乘法化率5.01.21.23.51:11:10 ?5mm的A纳米至1600纳米A纳米至1600纳米1:11:15umSLIT宽度狭缝宽度总读长精确98.2 mm159 mm159 mm98.2 mm2条纹管模型名字N5716光谱响应特征200nm至850nm的有效光阴SIZEMCP收益磷屏幕空间的决议25线对/毫米以上中心onphotocath-ODEA纳米至1600纳米A1974400nm至900nm的在A1974和A1974-01是可选的单位。o光阴o 0.15×5.3 mm建华一岭? T E R I S T I CNnm至1600 nm透镜输出P-43TYPE3N纳米至850纳米o 0.15×4.8 mm 3×10 o光纤输出o有效的光电视频输出N纳米到900纳米TYPE阴极尺寸5o 18 mm6×10N5864200nm至850nm的X射线条纹相机设计用于10伏特至10千电子伏能也可以选择。输入光学系统的光谱透射率10080透射率（ ％）....105条纹管的光谱响应N5716-01N5716-03A1974A1976-01A1974-01104N5716, N586460103辐射灵敏度（ μA / W）40200N5716-021022004006008001000120014001600波长（nm ）10110010-110-22004006008001000120014001600波长（nm ）33输出格式oM5676快速单次扫描单元1 : 0.7 (50 mm : 35 mm)F/2.0时间分辨率........................超过2个PS更好的在800纳米（ 1.5 ps的典型值）。扫描时间，视频输出类型....... 0.15 ， 0.5 ， 1 ， 2 ， 5 ， 10 ， 20 ， 50纳秒/全屏透镜输出类型........ 0.2 ，0.5 ，1，2 ，5，10 ，20，50纳秒/全屏触发抖动................................优于20 ps的触发延迟................................约。 13毫微秒（最快范围）最大扫描重复次数（最大） ... 10千赫触发信号输入.......................±5 V/50Ohmo镜头输出.....放大有效的F值F卡口o视频输出...信号格式CCIR或RS- 170耦合方法纤维光学决议768×493或756×581像素4其他5680产品规格o门门控方法MCP +水平消隐MCP +水平消隐+光阴门Extin-ction比闸门时间1 : 106分钟。 50 ns至连续1 : 108分钟。 50 ns至连续ooooo门极触发输入....................................... 3.5 V至5.0 V / 50Ohm门极触发延迟时间...................................... 120 ns（最大值） 。马克斯。水平消隐重复频率............ 2兆赫马克斯。 MCP门重复频率......................... 10千赫马克斯。光阴门重复频率........... 10千赫oM5677慢单次扫描单元时间分辨率.......................扫描时间...................................触发抖动...................................触发延迟.................................最大扫描重复次数（最大） ..触发信号输入.......................50 ps的好50 ns至1毫秒/全屏比时间分辨率更好约。 45毫微秒（最快范围）2兆赫（最快范围）±5 V/50Ohmo显示器输出信号................ 3.5 Vp-p的（典型值）。o...............................接口IEEE-488 （ GP -IB ）o状态输出....................... D-SUB连接器DB- 25S ， 16位并行输出，集电极开路o线电压......................... AC110 / 117 /220/ 240 V ， 50/60赫兹o功耗.............约。 180 VoA2扫描单元（插件：内置于主机）oM5675 Synchroscan单位时间分辨率...................优于2 ps的800纳米（ N5716-01 ）3比PS更在800纳米（ N5716-02 ）扫描范围的视频输出类型。 150 ps至1/6 FS （ FS ： synchroscan频率）镜头输出类型... 200 ps至1/6 FS扫描范围........................... 4可选择范围Synchroscan频率............厂范围75 MHz的范围内设定165兆赫同步频率范围FS ..±0.2兆赫（ FS = synchroscan频率）触发抖动...........................比时间分辨率更好触发信号输入.................... -3 dBm至17 dBm的/ 50Ohm3功能扩展单元（连接到oM5678同步消隐单位（设计用于结合M5675 Synchroscan ）Synchroscan频率........厂范围75 MHz至165 MHz的范围内设定水平移位宽度............. 2.5毫米或11毫米（在荧光屏）主单元的顶部）oM5679双时基扩展单元（可以一起使用所有的扫描单元）扫描时间...................................... 10 ns至100毫秒/全屏最大扫描重复次数（最大） ... 10赫兹触发信号输入..........................±5 V/50Ohm4读出系统（ HPD -TA ）图像采集卡1输入光学2产量格式视频输出（视频CCD摄像头）条纹图像分析软件条纹图像分析系统对于IBM(R)的PC / AT3读出系统（ HPD - TA ）冷却数码相机C4742-95系列（ ORCA ）控制单元摄像头镜头输出个人电脑（ IBM PC / AT兼容）飞秒条纹相机山表A1471-12GP- IB板4概论将HPD -TA （时空分析仪）是一种高性能的数字数据采集和专门用来读出控制系统提高年龄从滨松条纹相机的荧光屏。它ENA-BLES精确，定量采集和分析前两个维度包括光子计数加上全方位的简称AE，下同数据连胜数据修正和校准的可能性。它可以选择对于给定的条纹配置和应用的最佳的相机。该相机通过帧grab-连接到IBM兼容PC / ATBER板，可支持实时数据传输。将HPD -TA允许通过GPIB的C5680的遥控IN-terface 。整个系统通过强大的控制，但这对微软Win-运行用户友好的软件应用程序DOWS平台。*基于Macintosh上的一个读出系统(R)电脑也是可用。请与我们的销售部门咨询了解更多详情。o功能&规格项相机型号耦合方法分辨率（像素）动态范围单帧积分冷却CCD版C4742-95系列（ ORCA ）中继透镜1280×102410或12位16位9赫兹（常态） / 18赫兹（超像素）的oo132us到10秒芯片/内存到oooo线性/非线性，既斧最多10个二， TIFF ， ASCIIASCIIGPIB或StatusPortGPIB视频版CCD视频光学纤维756×5818位16位30赫兹––40毫秒或33毫秒到内存oooo线性/非线性，两轴最多10个二， TIFF ， ASCIIASCIIGPIB或StatusPortGPIB帧率超像素模式子阵列扫描模式单曝光时间模拟集成光子计数暗校正阴影校正曲率改正校准多个配置文件数据导出（图片）数据导出（配置文件）条纹相机接口其他设备INTERF5计算机环境该HPD -TA需要一个行业标准的奔腾级（或的COM兼容）电脑采用了32位的Microsoft Windows版本。快速，高推荐分辨率的图形配置。根据条纹相机系统的配置，大量的PCI和/或ISA插槽以及一个串行接口端口可以被占据。 （请参考滨松对于一个给定的情况下的详细规范。 ）5
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深圳市碧威特网络技术有限公司飞秒时间分辨条纹相机的理论和实验研究--《中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）》2014年硕士论文
飞秒时间分辨条纹相机的理论和实验研究
【摘要】：作为目前唯一时间分辨率能达到飞秒量级的诊断设备，飞秒条纹相机是近年来超快诊断技术领域最热门的研究方向之一。本文设计并研制了一套行波偏转器前置短磁聚焦飞秒条纹管，该条纹管的实测静态空间分辨率达到30lp/mm以上，动态空间分辨率有望达到250fs。
在全面分析影响条纹管时间分辨率的主要因素的基础上，本文首先对飞秒条纹管的整体结构做了合理设计，即采用行波偏转器前置短磁聚焦的全新管型结构，在CST微波工作室和电磁工作室中对行波偏转器和短磁聚焦透镜的结构进行了优化设计。为了进一步从理论上验证条纹管的性能，在CST粒子工作室中进行了大量电子的轨迹追踪，统计分析了电子在荧光屏上的位置分布和渡越时间弥散，计算了点扩展函数和调制传递函数，从而得到了条纹管的各项技术指标的理论值。计算结果显示，所设计的条纹管的极限物理时间分辨率可达190fs；阴极有效区尺寸为5mm时条纹管的静态空间分辨率大于35lp/mm，物理时间分辨率优于300fs，动态空间分辨率大于15lp/mm；条纹管中心点发射电子束对应的动态时间分辨率优于250fs。
飞秒条纹管对扫描电压的斜率和触发晃动提出了很高的要求，以致于常规的扫描电路无法满足要求。针对这一问题，本文开展了基于光导半导体开关的双边扫描电路的研制工作。在对光导开关的物理机理的数值模拟的基础上，本文设计并制备了符合要求的光导开关器件，研制了扫描电路模块并对电路性能进行了实验测试，测试结果显示，电路输出脉冲前沿总斜率大于10kV/ns，达到了飞秒条纹相机的要求，电路的触发晃动非常小，以至于常规的示波器无法测量。
本文最后根据理论设计结果试制了一套行波偏转器前置短磁聚焦飞秒条纹管样管，并搭建了相关实验测试平台。测试结果结果显示所设计的飞秒条纹管的静态空间分辨率可达30lp/mm。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2014【分类号】：TH74
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