一种用于可见光分幅相机的超快取样成像系统的制作方法

本发明涉及超快成像领域，特别是涉及一种用于可见光分幅相机的超快取样成像系统。

背景技术：

1、在超快成像领域，比如爆炸、冲击、闪光以及材料破坏等超快过程，需要用到超快测量技术。目前常用的设备包括高速相机和分幅相机。高速相机的时间响应在微秒级，分幅相机的时间响应在纳秒及亚纳秒级，可以满足大多数高速过程的测量。但对于更高运动速度的过程，比如材料微喷射、微层裂过程，运动过程往往达到数km/s或数十km/s。对于时间分辨在纳秒量级的分幅相机而言，会产生十微米级的运动模糊（比如5km/s×2ns会造成10微米的分辨下降），从而造成细致结构被模糊掉，无法获取更细致的运动变化信息。如果能够将曝光时间控制在皮秒量级以下，则运动模糊带来的空间分辨影响就可以忽略。从而可获得更精细的空间信息。

2、但是根据分幅相机本身的工作原理，很难进一步提高其时间分辨。单独飞秒激光阴影成像可以实现皮秒量级以下的动态诊断，但是缺乏大时间范围的物理过程信息，难以找到感兴趣的时间窗口。因此亟需提供一种结合分幅相机大时间窗口成像和单独飞秒激光超快成像的技术，同时获得大时间范围内过程信息，以及该时间范围内任意感兴趣的瞬间过程信息。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于可见光分幅相机的超快取样成像系统，可提高空间分辨率。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种用于可见光分幅相机的超快取样成像系统，包括：光源模块、偏振合束棱镜、成像透镜组、偏振分束棱镜、分幅相机和可见光相机；

4、所述光源模块、所述偏振合束棱镜、所述成像透镜组和所述偏振分束棱镜依次设置；

5、所述光源模块用于提供分幅成像和超快成像的光源；所述光源入射所述偏振合束棱镜得到合束光；客体设置在所述偏振合束棱镜和所述成像透镜组之间；所述成像透镜组用于接收辐照客体后的合束光；经过所述成像透镜组的合束光入射所述偏振分束棱镜；所述偏振分束棱镜用于将合束光中的连续激光反射至所述分幅相机；所述偏振分束棱镜还用于将合束光中的飞秒激光透射至所述可见光相机。

6、可选地，所述光源模块包括连续激光器、飞秒激光器和半波片；

7、所述半波片设置在所述飞秒激光器和所述偏振合束棱镜之间；所述飞秒激光器用于产生飞秒激光；所述半波片用于对所述飞秒激光进行偏振态调整；所述连续激光器用于产生连续激光；所述连续激光和偏振态调整后的飞秒激光以正交方式入射至所述偏振合束棱镜。

8、可选地，所述连续激光器为单模激光器；所述飞秒激光器为脉宽小于100飞秒，中心波长为800nm的激光器；所述连续激光器和所述飞秒激光器的偏振态均为线偏振，偏振度均大于100：1。

9、可选地，所述偏振合束棱镜对于飞秒激光为p偏振；p偏振透过率大于95%；所述偏振合束棱镜对于连续激光为s偏振；s偏振反射率大于99%。

10、可选地，所述成像透镜组包括依次设置的胶合透镜、第一凸透镜和第二凸透镜。

11、可选地，所述偏振分束棱镜对于飞秒激光为p偏振；p偏振透过率大于95%；所述偏振分束棱镜对于连续激光为s偏振；s偏振反射率大于99%。

12、可选地，所述分幅相机的时间分辨率为纳秒级，分幅数大于4分幅。

13、可选地，还包括第一窄带滤光片；所述第一窄带滤光片设置在所述偏振分束棱镜与所述分幅相机之间且靠近所述分幅相机。

14、可选地，所述可见光相机的响应波段为300-1100nm；所述可见光相机的面阵大于1024×1024。

15、可选地，还包括第二窄带滤光片；所述第二窄带滤光片设置在所述偏振分束棱镜与所述可见光相机之间且靠近所述可见光相机。

16、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

17、本发明中光源模块、偏振合束棱镜、成像透镜组和偏振分束棱镜依次设置；光源模块用于提供分幅成像和超快成像的光源；光源入射偏振合束棱镜得到合束光；客体设置在偏振合束棱镜和成像透镜组之间；成像透镜组用于接收辐照客体后的合束光；经过成像透镜组的合束光入射偏振分束棱镜；偏振分束棱镜用于将合束光中的连续激光反射至分幅相机；偏振分束棱镜还用于将合束光中的飞秒激光透射至可见光相机。通过调节光源模块的飞秒激光相对客体加载激光的延迟，以及分幅相机相对客体加载激光的延迟，可以使得超快成像取样分幅图像的某个时刻，从而实现长时间分幅图像中的瞬态时刻状态观测，进而提高空间分辨率。

技术特征：

1.一种用于可见光分幅相机的超快取样成像系统，其特征在于，包括：光源模块、偏振合束棱镜、成像透镜组、偏振分束棱镜、分幅相机和可见光相机；

2.根据权利要求1所述的用于可见光分幅相机的超快取样成像系统，其特征在于，所述光源模块包括连续激光器、飞秒激光器和半波片；

3.根据权利要求2所述的用于可见光分幅相机的超快取样成像系统，其特征在于，所述连续激光器为单模激光器；所述飞秒激光器为脉宽小于100飞秒，中心波长为800nm的激光器；所述连续激光器和所述飞秒激光器的偏振态均为线偏振，偏振度均大于100：1。

4.根据权利要求2所述的用于可见光分幅相机的超快取样成像系统，其特征在于，所述偏振合束棱镜对于飞秒激光为p偏振；p偏振透过率大于95%；所述偏振合束棱镜对于连续激光为s偏振；s偏振反射率大于99%。

5.根据权利要求1所述的用于可见光分幅相机的超快取样成像系统，其特征在于，所述成像透镜组包括依次设置的胶合透镜、第一凸透镜和第二凸透镜。

6.根据权利要求2所述的用于可见光分幅相机的超快取样成像系统，其特征在于，所述偏振分束棱镜对于飞秒激光为p偏振；p偏振透过率大于95%；所述偏振分束棱镜对于连续激光为s偏振；s偏振反射率大于99%。

7.根据权利要求1所述的用于可见光分幅相机的超快取样成像系统，其特征在于，所述分幅相机的时间分辨率为纳秒级，分幅数大于4分幅。

8.根据权利要求1所述的用于可见光分幅相机的超快取样成像系统，其特征在于，还包括第一窄带滤光片；所述第一窄带滤光片设置在所述偏振分束棱镜与所述分幅相机之间且靠近所述分幅相机。

9.根据权利要求1所述的用于可见光分幅相机的超快取样成像系统，其特征在于，所述可见光相机的响应波段为300-1100nm；所述可见光相机的面阵大于1024×1024。

10.根据权利要求1所述的用于可见光分幅相机的超快取样成像系统，其特征在于，还包括第二窄带滤光片；所述第二窄带滤光片设置在所述偏振分束棱镜与所述可见光相机之间且靠近所述可见光相机。

技术总结本发明公开一种用于可见光分幅相机的超快取样成像系统，涉及超快成像领域，系统包括光源模块、偏振合束棱镜、成像透镜组、偏振分束棱镜、分幅相机和可见光相机；所述光源模块、所述偏振合束棱镜、所述成像透镜组和所述偏振分束棱镜依次设置；所述光源模块用于提供分幅成像和超快成像的光源；所述光源入射所述偏振合束棱镜得到合束光；客体设置在所述偏振合束棱镜和所述成像透镜组之间；所述成像透镜组用于接收辐照客体后的合束光；经过所述成像透镜组的合束光入射所述偏振分束棱镜；所述偏振分束棱镜用于将合束光中的连续激光反射至所述分幅相机；所述偏振分束棱镜还用于将合束光中的飞秒激光透射至所述可见光相机。本发明能提高空间分辨率。技术研发人员：朱斌,滕建,邓志刚,辛建婷,席涛,卢峰受保护的技术使用者：中国工程物理研究院激光聚变研究中心技术研发日：技术公布日：2024/6/13