[发明专利]一种超高速相机时间响应特性测定平台及测定方法

说明书

本发明公开了一种用于测定超高速相机时间响应特性的测定平台，包括超短脉冲激光器、高精度同步机、分束镜、能量卡计以及漫反射屏。并且还提供了利用该平台测定超高速相机时间响应特性的方法，即通过高精度同步机控制超短脉冲激光器输出单脉冲激光束，利用能量卡计以及分束镜对每一发的激光输出能量进行监测；透过分束镜的激光束入射到漫反射屏形成均匀散射的光斑；在光束到达漫反射屏的同时，高精度同步机触发超高速相机，控制超高速相机对屏上的散射光斑进行拍照，得到具有强度响应的图像。通过一系列归一化处理即可得到超高速相机的时间响应特性。与现有技术相比，具有结构简单、测量结果更全面准确、成本低的特点。

技术领域

本发明涉及检测技术领域，具体涉及一种超高速相机时间响应特性测定平 台及测定方法。

背景技术

超高速相机在冲击波物理、爆轰物理、等离子体物理、加速器物理、高压 放电、燃烧学等众多研究领域具有重要的应用价值。通常超高速相机的曝光时 间最快可至亚纳秒级，且曝光时间可调，因而可以用来对各类快速变化的物理 过程进行超高速摄影。在实际应用过程中，对超高速相机的时间响应特性，包 括曝光全程的开/关门时间、总曝光时间以及曝光过程中的响应曲线进行测定， 是检验相机工作状态，分析及获取正确实验结果的关键前提工作。

目前直接测量超高速相机曝光时间的技术主要是光纤束阵列法，在进行测 量之前，首先要根据测量范围以及测量精度要求，制作光纤束阵列。但是，由 于测量范围越大，精度越高，需要制作的光纤束阵列越复杂，成本也越高；并 且，为了避免光纤材料对激光脉冲长度的展宽，光纤束阵列使用的是单模光纤， 耦合效率较低，且耦合效率对激光入射角极为敏感，在实际操作中要让每根光 纤输出光强保持一致极为困难。因此，采用该技术进行相机测试时，尽管可以 给出相机的总曝光时间，但由于每根光纤的输出光强差异较大，从每根光纤的 强度变化无法准确给出相机的开/关门时间以及曝光过程中的响应曲线。而在另 一个采用脉冲激光测量高速相机中控制快门曝光时间的关键元件-MCP像增强 器-开/关门时间特性的技术方案中，采用的则是脉宽数百皮秒的激光器，导致测 量精度严重不足，并不适用现在曝光时间快至亚纳秒级别的超高速相机时间响 应特性测量，且由于缺乏对激光输出能量的实时监测，也无法准确给出曝光过 程中相机的响应曲线。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种超高速相机响应特性测 定平台，该测定平台结构简单、成本低、测量结果更为全面准确。

一种超高速相机时间响应特性测定平台，包括：

超短脉冲激光器；

超高速相机；

高精度同步机，所述高精度同步机设有两个输出端，一个输出端与超短脉 冲激光器相对，用于触发超短脉冲激光器、以使超短脉冲激光器输出单脉冲激 光束，另一个输出端与超高速相机相对、以触发超高速相机；

分束镜，所述分束镜与超短脉冲激光器的输出端相对，用于接收超短脉冲 激光器输出的脉冲激光束、并将该脉冲激光束分为反射光束以及透射光束两部 分；

能量卡计，所述能量卡计设于分束镜的反射光束侧，用于接收并监测反射 光束的激光能量；

漫反射屏，所述漫反射屏位于分束镜的透射光束侧，且漫反射屏屏表面与 透射光束呈45°夹角，以接收透射光并形成均匀散射光斑；所述超高速相机位 于漫反射屏的反射方向、以对形成的散射光斑进行拍照；

PC机，所述PC机与超短脉冲激光器、超高速相机、高精度同步机和能量 卡计均相连。

其中，所述高精度同步机为Stanford Research Systems的DG645或更高精度 型号同步机，可提供皮秒级的高精度多路同步触发与延时调节。