专利名称：飞秒时域单光子空间多波长探测装置的制作方法
技术领域：
:本发明是一种利用时间轴转换成空间轴同时测量微观领域的时间和空间信息的探测装置。主要用来按照可控制方式进行原子核同步辐射研究，导弹发射预警，时间分辨荧光，气体放电，超快激光，电子束测量，激光多普勒干涉，分子和等离子体物理研究，爆炸学和飞秒光化学的研究，显微及荧光寿命成像，光通信工程和光纤的色散时间等系统的测量。
背景技术：
:已有技术中日本滨松公司生产的条纹相机探测中没有多波长同时测量微观领域的时间和空间信息的实用装置
发明内容
:本发明的目的是提供一种具有多光谱波长超短时间在空间轴上同时探测的装置，利用时间轴和空间轴转换的特点，利用辅助光路通过衍射系统和延迟系统控制实现多波长超短时间在空间轴上同时探测的装置。该装置具有时间分辨率高的特点。本发明的技术解决方案如下:一种多波长同时测量微观领域的时间和空间信息的实用装置，其特点是该装置依源传播方向为序依次包括:源、半透半反分光器、衍射系统、光学准直系统、光电转换器、时域与空间轴转换系统、内设光电转换板、狭缝、网式阳极板、电子加速电极、接收信号电光屏；空间轴接受时域的信息元件、电光转换系统、光学放大系统、实时信息采集处理系统、计算机显示系统、选通系统、扫描系统、延迟系统；上述的源是飞秒激光、或其它超快激光器、或其它发光光源及反射、或透射光源、原子核同步辐射场、导弹发射、荧光、气体放电、激光多普勒干涉场、分子和等离子体发射源、爆炸和飞秒光化学的发射源等。上述的半透半反分光器是二向色片、或半透半反镜等。上述的衍射系统是光栅、或光子晶体、或多模光纤光栅、或介电体超晶格光波导、或啁啾光纤光栅、或微光纤环形结谐振腔、或声光可调谐器、或非周期光学超晶格多波长元件、或液晶光子晶体元件、或可调谐法布里——珀罗元件、或表面等离子体激元可调谐光学谐振环元件等。上述的光学准直系统是自准直望远镜、自聚焦扩束光学准直、光学准直仪、自聚焦透镜准直仪、凹面镜准直仪等。上述的光电转换器是平面、凹面、凸面、曲面硅，平面、凹面、凸面、曲面金属,平面、凹面、凸面、曲面半导体，平面、凹面、凸面、曲面光敏染料分子材料组成的器件。上述的时域与空间轴转换系统是由光电转换板、狭缝、网式阳极板、电子加速电极，接收信号电光屏等组成的。上述的光电转换板是由硅平面、凹面、凸面、曲面硅，平面、凹面、凸面、曲面金属，平面、凹面、凸面、曲面半导体，平面、凹面、凸面、曲面光敏染料分子材料组成的器件。
上述的狭缝是由窄长条板、曲线板缝、网状屏等组成。上述的网式阳极板是网状屏式电子加速电场。上述的电子加速电极是金属平面、曲面板等到加速电场极板组成的。上述的接收信号电光屏是电光信号转换屏、或微电光致动器、电光敏染料分子材料组成的平面、曲面板、或半导体、或电光转换金属材料组成极板、或是等离子体屏等。上述的空间轴接受时域的信息元件是微电传感器、或是电子撞击反应元件、或是电光转换板、或是半导体、或是金属板等。上述的电光转换系统是液晶平板、或等离子体夹板、或半导体等。上述的光学放大系统是非线性晶体、或是量子点、或是量子阱、或是实现或是实现光学参量放大的介质、或是实现粒子数反转的介质等。上述的实时信息采集处理系统是光信号探面及CCD、或是二极管列阵探测器、或前照式雪崩二极管、或光信号探面及光电二极管、或光信号探面及光电倍增管、或光信号探面及多通道板、或光信号探面及示波器、或光信号探面及计算机、或光信号探面及使用装置
坐寸ο上述的计算机显示系统是计数程序处理功能计算机等。上述的选通系统是光子晶体滤波器、或光学群组滤波器、或单模光纤滤波器、或补偿色偏光滤波器、或电光滤波器、或微机械可调光学滤波器、或介电体超晶格光学滤波器、或啁啾光纤光栅滤波器、或微光纤环形结谐振腔滤波器、或声光可调谐滤波器、或非周期光学超晶格多波长滤波器、或液晶光子晶体滤波器、或电光滤波器、或超分辨复振幅光瞳滤波器、或可调谐法布里一珀罗滤波器、或可调谐光纤滤波器、或表面等离子体激元可调谐光学谐振环滤波器、或电可调光学滤波器、或级联式光子滤波器等。上述的扫描系统是微电致动器组成、或是微机械致动器、或是热致动器、或是光致动器、或是芯片控制电路、或旋转控制电路器、或精密移动集成电路控制器等组成。上述的延迟系统是传导光纤、或光波导、或玻璃、或各向同性透明介质组成。本发明的多波长同时测量微观领域的时间和空间信息的实用装置的优点:1、同时探测多个波长的时域和空间信息；2、适用工作物质多，固体、液体和气体，导体及介质；3、可用于集成光学系统中；4、动态测试，时间分辨率高，可观察微观动态过程；
:图1是本发明飞秒时域单光子空间多波长探测装置最佳实施例结构示意图。图2是本发明飞秒时域单光子空间多波长探测装置内时域与空间轴转换系统(6)最佳实施例结构示意图。图中:1、源2、半透半反分光器3、衍射系统4、光学准直系统
5、光电转换器6、时域与空间轴转换系统7、空间轴接受时域的信息元件8、电光转换系统9、光学放大系统10、实时信息采集处理系统11、计算机显示系统12、选通系统13、扫描系统14、延迟系统601、光电转换元件602、狭缝603、网式阳极604、加速电子电极板605、接收电子信号电光屏
具体实施例方式先请参阅图1，图1是本发明飞秒时域单光子空间多波长探测装置最佳实施例结构示意图，由图可见，本发明飞秒时域单光子空间多波长探测装置，包括，最核心的元件为时域与空间轴转换系统6，时域与空间轴转换系统6前方是光电转换器5，后面与空间轴接受时域的信息元件7紧密相连，时域与空间轴转换系统6侧面由选通系统12控制，选通系统12是扫描系统13，扫描系统13之前是延迟系统14，源I发射信号位于半透半反分光器2之前，半透半反分光器2侧面是延迟系统14，半透半反分光器2之后是衍射系统3，衍射系统3之后是光学准直系统4及光电转换器5，电光转换系统8和光学放大系统9依次位于空间轴接受时域的信息元件7之后，实时信息采集处理系统10位于光学放大系统9之后，计算机显示系统11置于实时信息采集处理系统10之后。所说的源I是飞秒激光、或其它超快激光器、或其它发光光源及反射、或透射光源、原子核同步福射场、导弹发射、突光、气体放电、激光多普勒干涉场、分子和等尚子体发射源、爆炸和飞秒光化学的发射源等。源I发射的信号入射到半透半反分光器2上。所说的半透半反分光器2是二向色片、或半透半反镜等。所说的衍射系统3是光栅、或光子晶体、或多模光纤光栅、或介电体超晶格光波导、或啁啾光纤光栅、或微光纤环形结谐振腔、或声光可调谐器、或非周期光学超晶格多波
长元件、或液晶光子晶体元件、或可调谐法布里-珀罗元件、或表面等离子体激元可调
谐光学谐振环元件等。所说的光学准直系统4是自准直望远镜、自聚焦扩束光学准直、光学准直仪、自聚焦透镜准直仪、凹面镜准直仪等。偏振旋转器4是线偏振片、或单轴晶体、或双轴晶体、或渥拉斯顿镜、或光学镀膜偏振器等。所说的光电转换器5是平面、凹面、凸面、曲面硅，平面、凹面、凸面、曲面金属，平面、凹面、凸面、曲面半导体，平面、凹面、凸面、曲面光敏染料分子材料组成的器件。
所说的时域与空间轴转换系统6是由光电转换板、狭缝、网式阳极板、电子加速电极，接收信号电光屏等组成的。所说的光电转换板601是由硅平面、凹面、凸面、曲面娃，平面、凹面、凸面、曲面金属，平面、凹面、凸面、曲面半导体，平面、凹面、凸面、曲面光敏染料分子材料组成的器件。所说的狭缝602是由窄长条板、曲线板缝、网状屏等组成。所说的网式阳极板603是网状屏式电子加速电场。所说的电子加速电极604是金属平面、曲面板等到加速电场极板组成的。所说的接收信号电光屏605是电光信号转换屏、或微电光致动器、电光敏染料分子材料组成的平面、曲面板、或半导体、或电光转换金属材料组成极板、或是等离子体屏等。所说的空间轴接受时域的信息元件7是微电传感器、或是电子撞击反应元件、或是电光转换板、或是半导体、或是金属板等。所说的电光转换系统8是液晶平板、或等离子体夹板、或半导体等。所说的光学放大系统9是非线性晶体、或是量子点、或是量子阱、或是实现或是实现光学参量放大的介质、或是实现粒子数反转的介质等。所说的实时信息采集处理系统10是光信号探面及CCD、或是二极管列阵探测器、或前照式雪崩二极管、或光信号探面及光电二极管、或光信号探面及光电倍增管、或光信号探面及多通道板、或光信号探面及示波器、或光信号探面及计算机、或光信号探面及使用装置等。所说的计算机显示系统11是计数程序处理功能计算机等。所说的选通系统12是光子晶体滤波器、或光学群组滤波器、或单模光纤滤波器、或补偿色偏光滤波器、或电光滤波器、或微机械可调光学滤波器、或介电体超晶格光学滤波器、或啁啾光纤光栅滤波器、或微光纤环形结谐振腔滤波器、或声光可调谐滤波器、或非周期光学超晶格多波长滤波器、或液晶光子晶体滤波器、或电光滤波器、或超分辨复振幅光瞳滤波器、或可调谐法布里一珀罗滤波器、或可调谐光纤滤波器、或表面等离子体激元可调谐光学谐振环滤波器、或电可调光学滤波器、或级联式光子滤波器等。所说的扫描系统13是微电致动器组成、或是微机械致动器、或是热致动器、或是光致动器、或是芯片控制电路、或旋转控制电路器、或精密移动集成电路控制器等组成。所说的延迟系统14是传导光纤、或光波导、或玻璃、或各向同性透明介质组成。本发明飞秒时域单光子空间多波长探测装置的工作过程是:当源I发射出信号后经半透半反分光器2分路之后，分成两路信号即λ i信号路和λ 2参考控制路，λ i信号路中信号经衍射系统3按不同波长分开在空间分布在不同位置，由光学准直系统4进行传输光路准直,按不同波长所在空间分开的不同位置射入光电转换器5上,通过时域与空间轴转换系统6中光电转换板601的不同波长能量激发出的光电子经狭缝602后被网式阳极板603加速，光电子入射到电子加速电极604中电极间，此时电压加在偏转电极上，λ 2参考控制路经半透半反分光器2分路到达延迟系统14延迟，被延迟的λ 2参考控制路进入扫描系统13和选通系统12,被选择的光电子被电场偏转,激射电光转换系统8荧屏，再经光学放大系统9射入实时信息采集处理系统10，计算机显示系统11显示处理结果。在图1所示的装置中，飞秒激光光源I用固体脉冲激光器作光源，同时输出的光波长在1064nm，输出功率0.3W，设计脉宽70飞秒，选用高速示波器记录脉宽81.5飞秒。
权利要求
1.一种利用时间轴转换成空间轴同时测量微观领域的时间和空间信息的探测装置。，其特征在于该装置包括源(I)、半透半反分光器(2)、衍射系统(3)、光学准直系统(4)、光电转换器(5)、时域与空间轴转换系统(6)、光电转换板(601)、狭缝(602)、网式阳极板(603)、电子加速电极(604)、接收信号电光屏(605)、空间轴接受时域的信息兀件(7)、电光转换系统(8)、光学放大系统(9)、实时信息采集处理系统(10)、计算机显示系统(11)、选通系统(12)、扫描系统(13)、延迟系统(14)，其位置关系是:源(I)发射出信号后经半透半反分光器(2)分路之后，分成两路信号即λ i路和λ 2控制路，λ i路信号经衍射系统(3)、光学准直系统(4)、光电转换器(5)、时域与空间轴转换系统(6)中光电转换板(601)、狭缝(602)、网式阳极板(603)、电子加速电极(604)、接收信号电光屏(605)，λ 2控制路经延迟系统(14)、扫描系统(13)、选通系统(12)、控制接收信号电光屏(605)、经选通后的信号进入空间轴接受时域的信息元件(7)、再经空间轴接受时域的信息元件(7)、电光转换系统(8)、光学放大系统(9)、由实时信息采集处理系统(10)将信号送入计算机显示系统(11)。
2.根据权利要求1述的时间轴转换成空间轴同时测量微观领域的时间和空间信息的探测装置，其特征在于所述的源(I)可采用飞秒激光、或其它超快激光器、或其它发光光源及反射、或透射光源、原子核同步辐射场、导弹发射、荧光、气体放电、激光多普勒干涉场、分子和等离子体发射源、爆炸和飞秒光化学的发射源等。
3.根据权利要求1述的时间轴转换成空间轴同时测量微观领域的时间和空间信息的探测装置，其特征在于所述的反分光器(2)和延迟系统(14)是二向色片、或半透半反镜，或传导光纤、或光波导、或玻璃、或各向同性透明介质组成。
4.根据权利要求1述的时间轴转换成空间轴同时测量微观领域的时间和空间信息的探测装置，其特征在于所述的衍射系统(3)是光栅、或光子晶体、或多模光纤光栅、或介电体超晶格光波导、或啁啾光纤 光栅、或微光纤环形结谐振腔、或声光可调谐器、或非周期光学超晶格多波长元件、或液晶光子晶体元件、或可调谐法布里——珀罗元件、或表面等离子体激元可调谐光学谐振环元件。
5.根据权利要求1述时间轴转换成空间轴同时测量微观领域的时间和空间信息的探测装置，其特征在于所述的光学准直系统(4)是自准直望远镜、自聚焦扩束光学准直、光学准直仪、自聚焦透镜准直仪、凹面镜准直仪等。偏振旋转器4是线偏振片、或单轴晶体、或双轴晶体、或渥拉斯顿镜、或光学镀膜偏振器。
6.根据权利要求1述的时间轴转换成空间轴同时测量微观领域的时间和空间信息的探测装置，其特征在于所述的光电转换器(5)和光电转换板(601)是平面、凹面、凸面、曲面硅，平面、凹面、凸面、曲面金属，平面、凹面、凸面、曲面半导体，平面、凹面、凸面、曲面光敏染料分子材料组成的器件。
7.根据权利要求1述的时间轴转换成空间轴同时测量微观领域的时间和空间信息的探测装置，其特征在于所述的空间轴接受时域的信息元件(7)和选通系统(12)是光子晶体滤波器、或光学群组滤波器、或单模光纤滤波器、或补偿色偏光滤波器、或电光滤波器、或微机械可调光学滤波器、或介电体超晶格光学滤波器、或啁啾光纤光栅滤波器、或微光纤环形结谐振腔滤波器、或声光可调谐滤波器、或非周期光学超晶格多波长滤波器、或液晶光子晶体滤波器、或电光滤波器、或超分辨复振幅光瞳滤波器、或可调谐法布里一珀罗滤波器、或可调谐光纤滤波器、或表面等离子体激元可调谐光学谐振环滤波器、或电可调光学滤波器、或级联式光子滤波器等、或微电传感器、或是电子撞击反应元件、或是电光转换板、或是半导体、或是金属板。
8.根据权利要求1述的时间轴转换成空间轴同时测量微观领域的时间和空间信息的探测装置，其特征在于所述的电光转换系统(8)和接收信号电光屏(605)是电光信号转换屏、或微电光致动器、电光敏染料分子材料组成的平面、曲面板、或半导体、或电光转换金属材料组成极板、或是等离子体屏、或液晶平板、或等离子体夹板、或半导体。
9.根据权利要求1述的时间轴转换成空间轴同时测量微观领域的时间和空间信息的探测装置，其特征在于所述的光学放大系统(9)和电子加速电极(604)及网式阳极板(603)是网状屏式电子加速电场是金属平面、曲面板等到加速电场极板组成的非线性晶体、或是量子点、或是量子阱、或是实现、或是实现光学参量放大的介质、或是实现粒子数反转的介质。
10.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9述的时间轴转换成空间轴同时测量微观领域的时间和空间信息的探测装置，其特征在于所述的实时信息采集处理系统(10)和计算机显示系统11是光信号探面及CCD、或是二极管列阵探测器、或前照式雪崩二极管、或光信号探面及光电二极管、或光信号探面及光电倍增管、或光信号探面及多通道板、或光信号探面及示波器、或光信号探面及计算机、计数程序处理功能计算机、或光信号探面及使用装置或其它使用装置。
全文摘要
一种利用时间轴转换成空间轴同时测量微观领域的时间和空间信息的探测装置。由源、半透半反分光器、衍射系统、光学准直系统、光电转换器、时域与空间轴转换系统、内设光电转换板、狭缝、网式阳极板、电子加速电极、接收信号电光屏；空间轴接受时域的信息元件、电光转换系统、光学放大系统、实时信息采集处理系统、计算机显示系统、选通系统、扫描系统、延迟系统构成；本发明的多波长同时测量微观领域的时间和空间信息的实用装置的优点同时探测多个波长的时域和空间信息。
文档编号G01J9/00GK103162845SQ20111041237
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者金石琦 申请人:金石琦