一种新型全光超快成像系统的研究与实现

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2、人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进巧的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加ＵＵ示注和致谢中所罗列的内容＾？＾外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同王作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明满的说明并表示了谢意。一学位论文若有不实么处，本人承扭切法律责任。文巧１（；毒日期本人签名：１口西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保

3、留和使用学位论文的规定，目Ｐ；研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产极属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查翻、借阅论文公论的全分，；学校可布文或部内容允许部、。用影印证采印缩或其它复制手段保存论文同时本人保，结含学位论研究成果文论、成文成果，电大学。完的发明专利等署名单位为西安子科技保密的学位论文在＾年解密后适用本授权书。弓本人签文多：名；毒导师签名入／ｉ＇／：：日期日期户八学校代码10701学号1305122253分类号TN249密级公开西安电子科技大

4、学硕士学位论文一种新型全光超快成像系统的研究与实现作者姓名：秦文强一级学科：光学工程二级学科：光学工程学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：杨志勇教授白永林研究员学院：物理与光电工程学院提交日期：2015年11月StudyandImplementationofaNewTypeofAll-opticalUltrafastImagingSystemAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMas

5、terinOpticalEngineeringByQinWenqiangSupervisor:YangZhiyongBaiYonglinNovember2015摘要摘要目前，应用最广泛的超快诊断手段分别是条纹相机、分幅相机和泵浦-探测成像技术。但这些超快诊断手段都存在着自己的不足：例如条纹相机只能提供一维空间加时间分辨；分幅相机时间分辨相对较低；泵浦-探测成像技术可探测飞秒量级的超快过程，并且可以获取多维图像，但它需要被探测事件结构相对简单且具有高度可重复性等特性，这就导致泵浦-探测成像技术一般无法对不可重复或很难重

6、复的超快事件进行诊断，例如爆炸、布朗运动以及化学反应等过程。本文研究并设计了一种基于全光学手段的新型超快成像系统——全光飞秒超快时序成像系统，并对其进行了实验验证。该系统无须对上述超快事件进行重复测量即可直接成像观测以往无法直接成像观测的微观超快现象。可作为研究光化学、自旋电子学及等离子体物理等超快动力学的有力工具。本文对全光飞秒超快时序成像系统的脉冲展宽单元、脉冲整形单元、光谱映射单元、成像光路以及延时光路等从理论上进行了分析计算，搭建了相应的实验平台对其进行了实验验证，并利用搭建的整套光学系统对超快事件进行了采集

7、记录。主要工作内容如下：（1）搭建了飞秒激光脉冲展宽实验平台，对不同激光脉冲展宽器进行了比较分析，以具有750mm通光长度的高色散玻璃作为脉冲展宽介质，通过实验将入射脉宽为25fs的激光脉冲展宽至26ps。（2）在对超短激光脉冲整形方法进行分析的基础上，利用纯相位型液晶空间光调制器作为掩模板，搭建了激光脉冲整形光学4f系统，对入射的脉宽为26ps的超短激光脉冲进行了整形，从实验上获得了在时域上等间隔且脉冲宽度相等的等强度子脉冲序列。（3）利用Solidworks和ZEMAX软件分别设计了光束提升阵列和凹柱面反射镜。并

8、在此基础上进一步搭建了光谱映射光学4f实验平台，利用该平台完成了对入射子脉冲序列的空间分离。（4）搭建了延时光路和成像光路，利用该延时、成像光路对所选取的观测样本进行了详细的实验研究。由此获得了脉宽为25fs的超短激光脉冲电离空气的超快过程动态图像。其单幅图像曝光时间为912fs，帧间隔为6.39ps，单幅图像像素分辨率为200×200像素。关