JPH0219889B2 - - Google Patents
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- JPH0219889B2 JPH0219889B2 JP54034181A JP3418179A JPH0219889B2 JP H0219889 B2 JPH0219889 B2 JP H0219889B2 JP 54034181 A JP54034181 A JP 54034181A JP 3418179 A JP3418179 A JP 3418179A JP H0219889 B2 JPH0219889 B2 JP H0219889B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04F—TIME-INTERVAL MEASURING
- G04F13/00—Apparatus for measuring unknown time intervals by means not provided for in groups G04F5/00 - G04F10/00
- G04F13/02—Apparatus for measuring unknown time intervals by means not provided for in groups G04F5/00 - G04F10/00 using optical means
- G04F13/026—Measuring duration of ultra-short light pulses, e.g. in the pico-second range; particular detecting devices therefor
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B39/00—High-speed photography
- G03B39/005—High-speed photography using image converters or amplifiers
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光学的現象を測定及び分析する光現象
記録装置に関し、非常に高速度な繰返し速度、す
なわちピコ秒又はサブピコ秒の周期をもつ光学的
現象を対象とするものである。本発明は特にレー
ザから発生されたパルスの記録を得るために用い
る電子―光映像管に関し、またピコ秒又はサブピ
コ秒のレンジの解像時間で動作し、かつかかる極
く短かいパルスを直接リニアに測定できるストリ
ークカメラに関する。
記録装置に関し、非常に高速度な繰返し速度、す
なわちピコ秒又はサブピコ秒の周期をもつ光学的
現象を対象とするものである。本発明は特にレー
ザから発生されたパルスの記録を得るために用い
る電子―光映像管に関し、またピコ秒又はサブピ
コ秒のレンジの解像時間で動作し、かつかかる極
く短かいパルスを直接リニアに測定できるストリ
ークカメラに関する。
この種の電子―光映像管装置としては英国特許
明細書第1443926号のものがあり、この装置は連
続波モードロツクレーザに使用するに適してお
り、得べきパルス列の平均パルスを直接リニアな
強度のプロフイルにすることができる。
明細書第1443926号のものがあり、この装置は連
続波モードロツクレーザに使用するに適してお
り、得べきパルス列の平均パルスを直接リニアな
強度のプロフイルにすることができる。
上述の特許明細書に記載された映像管装置は、
繰返しパルス形式の光映像を受けて光電子のパル
スに変換するフオトカソード（光電陰極）と、こ
のフオトカソードの放出側の近傍に配設され光電
子をフオトカソードから離す方向に加速して増速
した速度で外側の通路に放出する抜取電極と、こ
の抜取電極を越えた位置の光電子通路に偏向を与
える偏向電極と、偏向電極を越えた位置に光電子
が衝突するように配設された開口（アパーチユ
ア：aperture）形成手段とを具え、上記偏向電極
は電子を映像管の長さ方向の軸を中心に回転動作
させる回転要素を有する開口（アパーチユア）形
成手段における流路に流すように構成され、さら
に光電子パルスが開口（アパーチユア）に一致す
るように調整する制御手段と、開口（アパーチユ
ア）の電極とは離れた側に設けられた開口（アパ
ーチユア）を通過する光電子を受ける検出手段と
を具えてなる。
繰返しパルス形式の光映像を受けて光電子のパル
スに変換するフオトカソード（光電陰極）と、こ
のフオトカソードの放出側の近傍に配設され光電
子をフオトカソードから離す方向に加速して増速
した速度で外側の通路に放出する抜取電極と、こ
の抜取電極を越えた位置の光電子通路に偏向を与
える偏向電極と、偏向電極を越えた位置に光電子
が衝突するように配設された開口（アパーチユ
ア：aperture）形成手段とを具え、上記偏向電極
は電子を映像管の長さ方向の軸を中心に回転動作
させる回転要素を有する開口（アパーチユア）形
成手段における流路に流すように構成され、さら
に光電子パルスが開口（アパーチユア）に一致す
るように調整する制御手段と、開口（アパーチユ
ア）の電極とは離れた側に設けられた開口（アパ
ーチユア）を通過する光電子を受ける検出手段と
を具えてなる。
開口形成手段としては映像管の軸上にこれと直
交する方向に配設されたプレートで構成すること
ができ、このプレートは映像管にその半径方向に
沿つた１つ又は２つ以上のスリツトを有する。
交する方向に配設されたプレートで構成すること
ができ、このプレートは映像管にその半径方向に
沿つた１つ又は２つ以上のスリツトを有する。
極く短かい光をパルス源として用いる場合に
は、従来の装置は偏向電極への供給電圧の位相を
制御する位相制御手段を含み、それによつて開口
形成手段上に円又はスパイラル状の偏向通路を発
生させるようになされている。
は、従来の装置は偏向電極への供給電圧の位相を
制御する位相制御手段を含み、それによつて開口
形成手段上に円又はスパイラル状の偏向通路を発
生させるようになされている。
本発明の目的はピコ秒及びサブピコ秒のパルス
によつて発生される光現象を研究し、かつパルス
それ自身を研究するための装置を得ようとするも
のである。周波数同調ができるモード同期ダイレ
ーザは通常、ピコ秒ストリークカメラについて選
択励起のために用いられ、またその結果、生物学
的、化学的及び凝縮物質の物理的性質をもつ材料
に生じた現象、明度、又は吸収度を直接に測定す
るために用いられる。本発明は物理学、化学及び
生物学の分野において行われている基礎科学的な
測定に応用できると共に、本発明に依る装置は光
通信、データ処理、電話交換に応用できる。これ
らの分野において、非常に高い繰返し速度例えば
ギガビツト程度で生じた現象がある。
によつて発生される光現象を研究し、かつパルス
それ自身を研究するための装置を得ようとするも
のである。周波数同調ができるモード同期ダイレ
ーザは通常、ピコ秒ストリークカメラについて選
択励起のために用いられ、またその結果、生物学
的、化学的及び凝縮物質の物理的性質をもつ材料
に生じた現象、明度、又は吸収度を直接に測定す
るために用いられる。本発明は物理学、化学及び
生物学の分野において行われている基礎科学的な
測定に応用できると共に、本発明に依る装置は光
通信、データ処理、電話交換に応用できる。これ
らの分野において、非常に高い繰返し速度例えば
ギガビツト程度で生じた現象がある。
本発明に依れば、ピコ秒又はサブピコ秒のレン
ジの時間の間、繰返し変化する光現象を記録する
装置を得ることができる。
ジの時間の間、繰返し変化する光現象を記録する
装置を得ることができる。
本発明の第１の光映像記録装置は、フオトカソ
ード１１に繰返しパルス形式の映像を受けて電子
の像に変換するストリーク映像管１０を備え、 上記映像管の外部に前記映像が前記フオトカソ
ード１１に達する前に通過するスリツト１９であ
つて前記映像管の管軸にほぼ垂直な面上に位置す
るスリツト１９を備え、 上記映像管はその内部の電子の通路における電
子を前記スリツトの幅方向（短辺方向）と平行な
方向に偏向させる偏向手段１５を備え、 さらに繰返し連続するパルス（パルス列）を発
生する連続波モードロツクレーザ２０を備え、 ピコ秒又はサブピコ秒レンジの時間の間に繰返
し生ずる光現象を記録するようになされた光現象
記録装置において、 ある周波数の信号を発生する信号発生器２６
と、 その信号発生器２６の出力信号に基づいて、上
記電子の像を時間分解する第１走査電圧（第６図
ａ）を生成して、上記偏向手段１５を加える第１
走査電圧生成手段１００と、 前記信号発生器２６からの前記出力信号に基づ
いて、上記レーザからの上記パルス列の繰り返し
速度を、前記映像管１０内の電子の像の偏向と同
期させる同期手段２００と、 時間分解像読み出しのための第２走査電圧（第
６図ｂ）であつて、前記第１走査電圧の周期に比
して、緩やかに電圧値を増加し、減少し、これを
繰り返す直流バイアス電圧としての第２走査電圧
を生成し、前記偏向手段１５に前記第１走査電圧
に重ねて加える第２走査電圧生成手段と、 を備えるものとして構成される。
ード１１に繰返しパルス形式の映像を受けて電子
の像に変換するストリーク映像管１０を備え、 上記映像管の外部に前記映像が前記フオトカソ
ード１１に達する前に通過するスリツト１９であ
つて前記映像管の管軸にほぼ垂直な面上に位置す
るスリツト１９を備え、 上記映像管はその内部の電子の通路における電
子を前記スリツトの幅方向（短辺方向）と平行な
方向に偏向させる偏向手段１５を備え、 さらに繰返し連続するパルス（パルス列）を発
生する連続波モードロツクレーザ２０を備え、 ピコ秒又はサブピコ秒レンジの時間の間に繰返
し生ずる光現象を記録するようになされた光現象
記録装置において、 ある周波数の信号を発生する信号発生器２６
と、 その信号発生器２６の出力信号に基づいて、上
記電子の像を時間分解する第１走査電圧（第６図
ａ）を生成して、上記偏向手段１５を加える第１
走査電圧生成手段１００と、 前記信号発生器２６からの前記出力信号に基づ
いて、上記レーザからの上記パルス列の繰り返し
速度を、前記映像管１０内の電子の像の偏向と同
期させる同期手段２００と、 時間分解像読み出しのための第２走査電圧（第
６図ｂ）であつて、前記第１走査電圧の周期に比
して、緩やかに電圧値を増加し、減少し、これを
繰り返す直流バイアス電圧としての第２走査電圧
を生成し、前記偏向手段１５に前記第１走査電圧
に重ねて加える第２走査電圧生成手段と、 を備えるものとして構成される。
本発明の第２の光映像記録装置は、フオトカソ
ード１１に繰返しパルス形式の映像を受けて電子
の像に変換するストリーク映像管１０を備え、 上記映像管の外部に前記映像が前記フオトカソ
ード１１に達する前に通過するスリツト１９であ
つて前記映像管の管軸にほぼ垂直な面上に位置す
るスリツト１９を備え、 上記映像管はその内部の電子の通路における電
子を前記スリツトの幅方向（短辺方向）と平行な
方向に偏向させる偏向手段１５を備え、 さらに繰返し連続するパルス（パルス列）を発
生する連続波モードロツクレーザ２０を備え、 ピコ秒又はサブピコ秒レンジの時間の間に繰返
し生ずる光現象を記録するようになされた光現象
記録装置において、 上記電子の像を時間分解するための第１走査電
圧（第６図ａ）を発生する信号発生器３８と、 前記連続波モードロツクレーザ２０からの前記
パルス列を受ける光検出器３６と、 前記光検出器３６の出力に基づいて、前記第１
走査電圧を前記レーザ２０からの前記パルス列の
繰り返し速度に同期させて、前記映像管１０内の
偏向電極１５に加える同期回路３７と、 時間分解像読み出しのための第２走査電圧（第
６図ｂ）であつて、前記第１走査電圧の周期に比
して、緩やかに電圧値を増加し、減少し、これを
繰り返す直流バイアス電圧としての第２走査電圧
を生成し、前記偏向手段に第１走査電圧に重ねて
加え第２走査電圧生成手段と、 を備えるものとして構成される。
ード１１に繰返しパルス形式の映像を受けて電子
の像に変換するストリーク映像管１０を備え、 上記映像管の外部に前記映像が前記フオトカソ
ード１１に達する前に通過するスリツト１９であ
つて前記映像管の管軸にほぼ垂直な面上に位置す
るスリツト１９を備え、 上記映像管はその内部の電子の通路における電
子を前記スリツトの幅方向（短辺方向）と平行な
方向に偏向させる偏向手段１５を備え、 さらに繰返し連続するパルス（パルス列）を発
生する連続波モードロツクレーザ２０を備え、 ピコ秒又はサブピコ秒レンジの時間の間に繰返
し生ずる光現象を記録するようになされた光現象
記録装置において、 上記電子の像を時間分解するための第１走査電
圧（第６図ａ）を発生する信号発生器３８と、 前記連続波モードロツクレーザ２０からの前記
パルス列を受ける光検出器３６と、 前記光検出器３６の出力に基づいて、前記第１
走査電圧を前記レーザ２０からの前記パルス列の
繰り返し速度に同期させて、前記映像管１０内の
偏向電極１５に加える同期回路３７と、 時間分解像読み出しのための第２走査電圧（第
６図ｂ）であつて、前記第１走査電圧の周期に比
して、緩やかに電圧値を増加し、減少し、これを
繰り返す直流バイアス電圧としての第２走査電圧
を生成し、前記偏向手段に第１走査電圧に重ねて
加え第２走査電圧生成手段と、 を備えるものとして構成される。
また本発明に依れば、連続波モード同期レーザ
がストリーク映像管へ供給するためのパルス列を
発生するピコ秒又はサブピコ秒レンジの時間を有
する繰返し変化光現象を記録する装置を得ること
ができる。さらに、本発明は、ストリーク映像管
が、レーザからのパルス列の繰返し周波数に同期
して駆動されるストリーク偏向電圧によつて連続
的な走査モードで動作させることに特徴を有す
る。
がストリーク映像管へ供給するためのパルス列を
発生するピコ秒又はサブピコ秒レンジの時間を有
する繰返し変化光現象を記録する装置を得ること
ができる。さらに、本発明は、ストリーク映像管
が、レーザからのパルス列の繰返し周波数に同期
して駆動されるストリーク偏向電圧によつて連続
的な走査モードで動作させることに特徴を有す
る。
映像管のストリーク偏向電圧がレーザパルス列
の繰返し周波数と同期するということは、ストリ
ークが一時的に記憶されるのではなく、順次続く
ストリークが互いに正確に重ね合わせられるとい
うことを意味する。この時間分割データ（時間的
に分割されたデータ）の蓄積は例えば螢光スクリ
ーンのようなストリーク管検出器上に静止したス
トリーク映像を得ることができることを意味して
いる。データはこれを毎秒108個程度のパルス速
度で蓄積することができる。光電子流は小さいの
で、映像の明るさはフオトカソードの電子―光飽
和作用を越えるとは限らない。さらなる利点は、
ストリークカメラに同期したモード同期レーザを
用いたことにより、実験装置に非直線的作用が生
じないようにすることができる。その理由は、
個々のパルスの電力を低く維持することができる
からであり、例えば単に数十ミリワツトの平均電
力のパルスを用いるだけで済むからである。上述
のように、静止したストリーク映像を容易に得る
ことができ、このことは、マルチチヤンネルの光
分析器を用いて重合状態のストリーク像を記録、
蓄積する場合には装置がピコ秒のオシロスコープ
の機能と同じ機能を果すことを意味している。こ
のようにデイジタル記録、蓄積技術を用いれば、
低い明度レベルの光現象の研究をピコ秒の時間解
像度で簡便なし得る装置を得ることができる。
の繰返し周波数と同期するということは、ストリ
ークが一時的に記憶されるのではなく、順次続く
ストリークが互いに正確に重ね合わせられるとい
うことを意味する。この時間分割データ（時間的
に分割されたデータ）の蓄積は例えば螢光スクリ
ーンのようなストリーク管検出器上に静止したス
トリーク映像を得ることができることを意味して
いる。データはこれを毎秒108個程度のパルス速
度で蓄積することができる。光電子流は小さいの
で、映像の明るさはフオトカソードの電子―光飽
和作用を越えるとは限らない。さらなる利点は、
ストリークカメラに同期したモード同期レーザを
用いたことにより、実験装置に非直線的作用が生
じないようにすることができる。その理由は、
個々のパルスの電力を低く維持することができる
からであり、例えば単に数十ミリワツトの平均電
力のパルスを用いるだけで済むからである。上述
のように、静止したストリーク映像を容易に得る
ことができ、このことは、マルチチヤンネルの光
分析器を用いて重合状態のストリーク像を記録、
蓄積する場合には装置がピコ秒のオシロスコープ
の機能と同じ機能を果すことを意味している。こ
のようにデイジタル記録、蓄積技術を用いれば、
低い明度レベルの光現象の研究をピコ秒の時間解
像度で簡便なし得る装置を得ることができる。
モードロツクレーザから発生されたピコ秒のパ
ルス列を、このパルス列と同期して連続走査する
ストリークカメラと組合せることにより、非常に
高い繰返し速度でピコ秒の現象の測定及び研究が
できるようになつたのである。
ルス列を、このパルス列と同期して連続走査する
ストリークカメラと組合せることにより、非常に
高い繰返し速度でピコ秒の現象の測定及び研究が
できるようになつたのである。
以下図面を参照して本発明の一例を詳述する。
本発明による装置においてはストリークカメラ
の要部を構成する電気光学的ストリーク映像管を
使用している。この映像管は本発明者による英国
特許第1329977号、第1443926号、または第
1516298号に記載される型のものであることが望
ましい。
の要部を構成する電気光学的ストリーク映像管を
使用している。この映像管は本発明者による英国
特許第1329977号、第1443926号、または第
1516298号に記載される型のものであることが望
ましい。
第１図は連続波モード同期（モードロツク）ダ
イレーザとピコ（10-12）秒ストリークカメラと
の同期動作のための装置を示す。ストリークカメ
ラの映像管１０はフオトカソード１１、制御グリ
ツド１２、集束用電極１３、陽極１４、一対の偏
向電極１５、および螢光スクリーン１６よりなつ
ている。この映像管１０の入力側において、長さ
を可変とした光学的遅延線１７からえられる一連
のパルスはフイルタ１８でろ波され、線形スリツ
ト１９を通過せしめられてフオトカソード１１上
に集束せしめられる。このスリツト１９は、映像
管１０の管軸にほぼ垂直な面に位置するものであ
る。上記一連のパルスはアルゴンイオンレーザ２
１により同期的にポンピングされる連続波モード
同期のダイレーザ（色素レーザ）２０から到来す
る。上記ダイレーザ２０は４個の反射鏡M1，
M2，M3、およびM4、１個の周波数選択および
同調用石英プリズム２２および１個のダイジエツ
ト（dye jet）２３よりなつている。ダイレーザ
２０からの出力は６％の透過率を有する平面鏡
M4を通じて出される。上記ポンピング用アルゴ
ンイオンレーザ２１は２４で示される音響―光変
調器とモード同期されるため、上記連続波ダイレ
ーザ２０もモード同期されている。上記音響―光
変調器２４はトランスデユーサに固定されたモー
ド同期プリズム２５を含む基準無線周波数発振器
と一体化された信号発生器２６は上記音声―光モ
ード同期プリズム２５が固定されるトランスデユ
ーサに70MHz、１ワツトの信号を与える。つま
り、これらの音響―光変調器２４と、同期プリズ
ム２５とが同期手段２００を構成する。信号発生
器２６はまた70MHz、20mWの信号を倍周器２７
に与え、倍周器２７は140MHz、20mWの信号を
プリアンプリフアイヤー２８に送り、この信号は
ここで1Wに増幅される。電力増幅器２９はこれ
をさらに140MHz、20Wの出力に増幅し、この出
力は同心ケーブルを経てストリーク管の偏向電極
１５に加えられる。このようにして偏向電極１５
の駆動電圧はレーザーパルス列と同期せしめられ
る。この駆動電圧は望ましくは正弦波形で3kV程
度である。上記駆動電圧によりストリーク管の螢
光面１６上で５cm以上の直線的偏向がえられる。
即ち、倍周器２７、前置増幅器２８及び電力増幅
器２９によつて構成される第１走査電圧生成手段
１００からの第１走査電圧（第６図ａ）が偏向電
極１５に加えられることによつて、電子は、スリ
ツト１９の幅方向（短辺方向）に平行に偏向され
る。上述の同期的にポンピングされるダイレーザ
は３ピコ秒以下の持続時間の出力パルスを与え、
ストリークカメラの書込速度がそれに対応するよ
うに、調整される。光の遅延線１７は較正（測
定）の目的で各入射パルスと間隔を変化させ得る
ようにした２個のサブパルスを生じさせるように
構成される。このような構成により５ピコ秒また
はそれ以下のオーダーの時間分解が達成される。
イレーザとピコ（10-12）秒ストリークカメラと
の同期動作のための装置を示す。ストリークカメ
ラの映像管１０はフオトカソード１１、制御グリ
ツド１２、集束用電極１３、陽極１４、一対の偏
向電極１５、および螢光スクリーン１６よりなつ
ている。この映像管１０の入力側において、長さ
を可変とした光学的遅延線１７からえられる一連
のパルスはフイルタ１８でろ波され、線形スリツ
ト１９を通過せしめられてフオトカソード１１上
に集束せしめられる。このスリツト１９は、映像
管１０の管軸にほぼ垂直な面に位置するものであ
る。上記一連のパルスはアルゴンイオンレーザ２
１により同期的にポンピングされる連続波モード
同期のダイレーザ（色素レーザ）２０から到来す
る。上記ダイレーザ２０は４個の反射鏡M1，
M2，M3、およびM4、１個の周波数選択および
同調用石英プリズム２２および１個のダイジエツ
ト（dye jet）２３よりなつている。ダイレーザ
２０からの出力は６％の透過率を有する平面鏡
M4を通じて出される。上記ポンピング用アルゴ
ンイオンレーザ２１は２４で示される音響―光変
調器とモード同期されるため、上記連続波ダイレ
ーザ２０もモード同期されている。上記音響―光
変調器２４はトランスデユーサに固定されたモー
ド同期プリズム２５を含む基準無線周波数発振器
と一体化された信号発生器２６は上記音声―光モ
ード同期プリズム２５が固定されるトランスデユ
ーサに70MHz、１ワツトの信号を与える。つま
り、これらの音響―光変調器２４と、同期プリズ
ム２５とが同期手段２００を構成する。信号発生
器２６はまた70MHz、20mWの信号を倍周器２７
に与え、倍周器２７は140MHz、20mWの信号を
プリアンプリフアイヤー２８に送り、この信号は
ここで1Wに増幅される。電力増幅器２９はこれ
をさらに140MHz、20Wの出力に増幅し、この出
力は同心ケーブルを経てストリーク管の偏向電極
１５に加えられる。このようにして偏向電極１５
の駆動電圧はレーザーパルス列と同期せしめられ
る。この駆動電圧は望ましくは正弦波形で3kV程
度である。上記駆動電圧によりストリーク管の螢
光面１６上で５cm以上の直線的偏向がえられる。
即ち、倍周器２７、前置増幅器２８及び電力増幅
器２９によつて構成される第１走査電圧生成手段
１００からの第１走査電圧（第６図ａ）が偏向電
極１５に加えられることによつて、電子は、スリ
ツト１９の幅方向（短辺方向）に平行に偏向され
る。上述の同期的にポンピングされるダイレーザ
は３ピコ秒以下の持続時間の出力パルスを与え、
ストリークカメラの書込速度がそれに対応するよ
うに、調整される。光の遅延線１７は較正（測
定）の目的で各入射パルスと間隔を変化させ得る
ようにした２個のサブパルスを生じさせるように
構成される。このような構成により５ピコ秒また
はそれ以下のオーダーの時間分解が達成される。
第２図は他のレーザ装置である。ここには、同
期ポンピングと可飽和緩和ダイセルを結合した装
置が示される。ダイレーザビームは、平凸面レン
ズ３０により、100％反射率の鏡３２と接触した
状態で流れる可飽和吸収溶液を含む薄い可変間〓
ダイセル３１中に焦点を結ばせられる。この結合
型のレーザ装置は第１図のレーザ装置と同程度の
ピーク出力を低い効率で与える。
期ポンピングと可飽和緩和ダイセルを結合した装
置が示される。ダイレーザビームは、平凸面レン
ズ３０により、100％反射率の鏡３２と接触した
状態で流れる可飽和吸収溶液を含む薄い可変間〓
ダイセル３１中に焦点を結ばせられる。この結合
型のレーザ装置は第１図のレーザ装置と同程度の
ピーク出力を低い効率で与える。
上記夫々のレーザの反射鏡の移動は例えば圧電
素子を用いることにより達成される。このような
装置は第３図に示される。第３図において１個の
反射鏡３３に入射するパルス列が示される。上記
反射鏡３３は、適当な電圧源に接続され且つ支持
台３５上に取り付けられた圧電素子３４により支
持される。
素子を用いることにより達成される。このような
装置は第３図に示される。第３図において１個の
反射鏡３３に入射するパルス列が示される。上記
反射鏡３３は、適当な電圧源に接続され且つ支持
台３５上に取り付けられた圧電素子３４により支
持される。
より一般的に、第３図に示される機械的な走査
装置は、映像管１０中における比較的遅速の偏向
装置の代わりに使用できる。かくて、レーザパル
スの光学的遅延を例えば圧電による機械的動きに
よつて駆動される走査用鏡を使用することによ
り、変化させることができる。
装置は、映像管１０中における比較的遅速の偏向
装置の代わりに使用できる。かくて、レーザパル
スの光学的遅延を例えば圧電による機械的動きに
よつて駆動される走査用鏡を使用することによ
り、変化させることができる。
レーザが音響―光変調器２４により能動的にモ
ード同期される第１図の装置において、この変調
器に用いられる基準無線周波数発振器は、同期ス
トリークカメラ偏向電圧信号を発生するため上記
増幅器２８および２９を駆動するのにも使用さ
る。第４図に示される他の装置において、レーザ
パルス列と偏向電極電圧信号との間の同期化は、
上記レーザパルスを光学的検知器３６で検知し、
この検知器３６からの電気出力信号を同期回路３
７に加え、これらにより信号発生器３８からの駆
動電圧を上記パルス列のそれにロツク（同期）す
ることにより達成される。
ード同期される第１図の装置において、この変調
器に用いられる基準無線周波数発振器は、同期ス
トリークカメラ偏向電圧信号を発生するため上記
増幅器２８および２９を駆動するのにも使用さ
る。第４図に示される他の装置において、レーザ
パルス列と偏向電極電圧信号との間の同期化は、
上記レーザパルスを光学的検知器３６で検知し、
この検知器３６からの電気出力信号を同期回路３
７に加え、これらにより信号発生器３８からの駆
動電圧を上記パルス列のそれにロツク（同期）す
ることにより達成される。
本発明による装置の更に他の利点は、連続波モ
ード同期レーザを同期的に駆動されるストリーク
カメラと共に用いることにより、本装置の実験的
パラメータが、上記ストリークカメラ自体をモニ
タとして使用することによつて、容易に調整しう
る点にある。上記レーザとカメラを同期的に使用
すれば、上記レーザの空所の長さを自動的に調整
することにより、レーザ自体の急速な調整であつ
てパルス期間を最少とする急速な調整が可能とな
る。また、上記レーザが最大エネルギーを出力す
るような、あるいは他の望ましいパラメータで動
作するような調整を行うこともできる。第１図に
示す装置の場合にあつて、且つそのレーザ装置が
アルゴンレーザのみからなる場合においては、音
響―光変調器２４を駆動する信号発生器２６の周
波数は、ストリークカメラの映像をパルス特性を
モニタするため使用することにより、調整され
る。アルゴン即ち他のイオンレーザの長さは、ア
ルゴンイオンレーザの出力側の反射鏡を移動する
ことにより、接続された信号発生器の周波数に対
して最適の動作をうるよう調整される。
ード同期レーザを同期的に駆動されるストリーク
カメラと共に用いることにより、本装置の実験的
パラメータが、上記ストリークカメラ自体をモニ
タとして使用することによつて、容易に調整しう
る点にある。上記レーザとカメラを同期的に使用
すれば、上記レーザの空所の長さを自動的に調整
することにより、レーザ自体の急速な調整であつ
てパルス期間を最少とする急速な調整が可能とな
る。また、上記レーザが最大エネルギーを出力す
るような、あるいは他の望ましいパラメータで動
作するような調整を行うこともできる。第１図に
示す装置の場合にあつて、且つそのレーザ装置が
アルゴンレーザのみからなる場合においては、音
響―光変調器２４を駆動する信号発生器２６の周
波数は、ストリークカメラの映像をパルス特性を
モニタするため使用することにより、調整され
る。アルゴン即ち他のイオンレーザの長さは、ア
ルゴンイオンレーザの出力側の反射鏡を移動する
ことにより、接続された信号発生器の周波数に対
して最適の動作をうるよう調整される。
同様にダイレーザのモード同期のためアルゴン
即ち他のイオンレーザが用いられた場合には、ダ
イレーザの光学的長さは、鏡M1乃至M4のうちの
１つの位置を調節することにより最適動作をする
ように調整される。このようなイオンレーザ及び
ダイレーザの調整は、同期的に駆動されるストリ
ークカメラの連続的に変化するデイスプレーがパ
ルスの像と強さの強制的なモニタを可能とするた
め、これら２つのレーザが最適動作をするまで繰
返し行われる。
即ち他のイオンレーザが用いられた場合には、ダ
イレーザの光学的長さは、鏡M1乃至M4のうちの
１つの位置を調節することにより最適動作をする
ように調整される。このようなイオンレーザ及び
ダイレーザの調整は、同期的に駆動されるストリ
ークカメラの連続的に変化するデイスプレーがパ
ルスの像と強さの強制的なモニタを可能とするた
め、これら２つのレーザが最適動作をするまで繰
返し行われる。
英国特許明細書第1443926号において、光電陰
極、その光電陰極の放射側に直接近接した網の形
をした抽出電極、集束電極、陽極、対向状態にあ
る対の偏向電極、偏向電極を越えた位置にあつて
在来の螢光スクリーンの代わりとしての有孔円板
とによつて構成される映像管が述べられている。
その有穴円板の外側には、電子倍増管が設けられ
ている。前述の特許明細書における有孔円板の穴
は、半径方向に広がる１又は複数個の溝であり、
一対の偏向電極は連続した円あるいはらせん状に
偏向した路をその円板上に生じさせるように制御
されている。しかしながら、ある用途においては
円あるいはらせん状に走査することは適切ではあ
るものの、直線的走査が多くの場合に利点を持つ
と考えられている。
極、その光電陰極の放射側に直接近接した網の形
をした抽出電極、集束電極、陽極、対向状態にあ
る対の偏向電極、偏向電極を越えた位置にあつて
在来の螢光スクリーンの代わりとしての有孔円板
とによつて構成される映像管が述べられている。
その有穴円板の外側には、電子倍増管が設けられ
ている。前述の特許明細書における有孔円板の穴
は、半径方向に広がる１又は複数個の溝であり、
一対の偏向電極は連続した円あるいはらせん状に
偏向した路をその円板上に生じさせるように制御
されている。しかしながら、ある用途においては
円あるいはらせん状に走査することは適切ではあ
るものの、直線的走査が多くの場合に利点を持つ
と考えられている。
私の前記英国特許第1443926号で述べられてい
る映像管においては、有孔円板（有孔板）が映像
管の中に設けられている。この発明の特徴は、半
径方向の溝を持つたこの映像管の板は、第５図に
示される映像管の軸に直角なスリツト４１を持つ
円板（板４０）で代えたことにある。かくして光
学像はスリツトの型と同様であり、フオトダイオ
ードアレイはそのスリツトの長さに沿つて、且つ
管の内側即ちウインド（スリツト）端上に取り付
けられて、そのスリツトの長さに沿つたストリー
ク像に関する望ましい空間情報を与える。
る映像管においては、有孔円板（有孔板）が映像
管の中に設けられている。この発明の特徴は、半
径方向の溝を持つたこの映像管の板は、第５図に
示される映像管の軸に直角なスリツト４１を持つ
円板（板４０）で代えたことにある。かくして光
学像はスリツトの型と同様であり、フオトダイオ
ードアレイはそのスリツトの長さに沿つて、且つ
管の内側即ちウインド（スリツト）端上に取り付
けられて、そのスリツトの長さに沿つたストリー
ク像に関する望ましい空間情報を与える。
第６図は、どのようにしてその走査が実際に映
像管１０内で実行されるかを表わしている。
像管１０内で実行されるかを表わしている。
簡単にいえば、第６図ａ，ｂの２つの電圧は、
偏向電極１５に重ねて加えられる。これにより、
第６図ａに示す数百ＭHzの電圧によつて電子が偏
向されてストリーク像が得られ（時間分解され）、
同図ｂに示す例えば数ｋHz程度の電圧によつてス
トリーク像がスクリーン１６上で重なるのが防止
されて適切に読み取られ（読み取りされ）て多く
の情報が得られる。即ち、電子光学的映像は、時
間分解を与える速い速度で、スリツト４１を有す
る板（平面）をよこぎつて、反復的に偏向され
る。偏向電圧は、偏向電極１５に供給され且つレ
ーザーのパルス列に対して同期化されたものであ
り、第６図ａに示すように単純な正弦波電圧であ
る。第６図ｂに表わすような緩やかに変化する直
流偏奇電圧（バイアス電圧、第２走査電圧）が、
別の信号発生器（第２走査電圧生成手段）（図示
せず）から偏向電極１５へ供給される。それによ
り、光学的映像は、そのスリツト４１の長さに対
して直角な方向（幅方向に平行な方向）に輪郭の
はつきりした像を与えるように、スリツト４１を
よこぎつて連続的に走査される。これと同時に、
正弦電圧（第６図ａ）が時間分解を生じさせてい
る。
偏向電極１５に重ねて加えられる。これにより、
第６図ａに示す数百ＭHzの電圧によつて電子が偏
向されてストリーク像が得られ（時間分解され）、
同図ｂに示す例えば数ｋHz程度の電圧によつてス
トリーク像がスクリーン１６上で重なるのが防止
されて適切に読み取られ（読み取りされ）て多く
の情報が得られる。即ち、電子光学的映像は、時
間分解を与える速い速度で、スリツト４１を有す
る板（平面）をよこぎつて、反復的に偏向され
る。偏向電圧は、偏向電極１５に供給され且つレ
ーザーのパルス列に対して同期化されたものであ
り、第６図ａに示すように単純な正弦波電圧であ
る。第６図ｂに表わすような緩やかに変化する直
流偏奇電圧（バイアス電圧、第２走査電圧）が、
別の信号発生器（第２走査電圧生成手段）（図示
せず）から偏向電極１５へ供給される。それによ
り、光学的映像は、そのスリツト４１の長さに対
して直角な方向（幅方向に平行な方向）に輪郭の
はつきりした像を与えるように、スリツト４１を
よこぎつて連続的に走査される。これと同時に、
正弦電圧（第６図ａ）が時間分解を生じさせてい
る。
第６図ａに示すように、数百ＭHzの周波数にお
ける偏向電圧は、直線部分ab，cdがスリツト４
１を含む平面部分をカバーするように定められて
いる。第６図ｂに示す読取り走査電圧は、第６図
ａの時間分解走査電圧と比べてゆつくりと変化す
るように、例えばｋHzまたはそれ以下の周波数で
なだらかに上下するように定められる。
ける偏向電圧は、直線部分ab，cdがスリツト４
１を含む平面部分をカバーするように定められて
いる。第６図ｂに示す読取り走査電圧は、第６図
ａの時間分解走査電圧と比べてゆつくりと変化す
るように、例えばｋHzまたはそれ以下の周波数で
なだらかに上下するように定められる。
単一のスリツト４１を用いる代りに、第７図に
示すように、時間の変化する方向に対して垂直で
あり、且つ互いに平行なスリツト４２の列を用い
ることができる。スリツト４２の相互の間隔は、
スリツトの幅と同一であること、例えば10μm程
度であることが望ましい。各スリツトの後方にそ
れらのスリツトに対応するように光検出器の列を
設けることにより、多重検出を行なうことができ
る。この場合、第５図の単一スリツトの場合に比
べてより小さくゆるやかに変化する電圧偏向（第
６図ｂ）が情報の読取りのために必要とされる。
必要とされる空間的な偏向はスリツトの幅だけで
ある。
示すように、時間の変化する方向に対して垂直で
あり、且つ互いに平行なスリツト４２の列を用い
ることができる。スリツト４２の相互の間隔は、
スリツトの幅と同一であること、例えば10μm程
度であることが望ましい。各スリツトの後方にそ
れらのスリツトに対応するように光検出器の列を
設けることにより、多重検出を行なうことができ
る。この場合、第５図の単一スリツトの場合に比
べてより小さくゆるやかに変化する電圧偏向（第
６図ｂ）が情報の読取りのために必要とされる。
必要とされる空間的な偏向はスリツトの幅だけで
ある。
スリツトの列及びそれに対応させた光検出器の
列を用いる代りに、電荷結合検出器（ａ
charge―coupled detector）の列を用い、電子技
術のみを用いて情報を読取ることもできる。この
ような装置としては例えば電子衝撃型自己走査ア
レイ（ISSA）又はマルチチヤンネル光分析器
（OMA：オプチカルマルチチヤンネルアナライ
ザー）があり、映像管の出力端に配されて重複ス
トリーク映像を記録するようになされている。直
線的に強度（明るさ）の変化する像はその後オシ
ロスコープ上に表示され、又はペンレコーダによ
つてプリントアウトされる。
列を用いる代りに、電荷結合検出器（ａ
charge―coupled detector）の列を用い、電子技
術のみを用いて情報を読取ることもできる。この
ような装置としては例えば電子衝撃型自己走査ア
レイ（ISSA）又はマルチチヤンネル光分析器
（OMA：オプチカルマルチチヤンネルアナライ
ザー）があり、映像管の出力端に配されて重複ス
トリーク映像を記録するようになされている。直
線的に強度（明るさ）の変化する像はその後オシ
ロスコープ上に表示され、又はペンレコーダによ
つてプリントアウトされる。
第８図は映像管内の有孔円板４０の前方に配設
されたマイクロチヤンネルプレート増幅器４４の
使用例を示しており、その映像管は有孔（円）板
４０の後方に光検出器アレイ４６を有する。電子
衝撃型自己走査アレイ（ISSA）又はそれと同様
の装置を使つた自己走査装置においては、マイク
ロチヤンネルプレート増幅器４４は自己走査アレ
イ（ISSA）又はそれと同様な装置の前面に取付
けられ、前置増幅器として作用する。
されたマイクロチヤンネルプレート増幅器４４の
使用例を示しており、その映像管は有孔（円）板
４０の後方に光検出器アレイ４６を有する。電子
衝撃型自己走査アレイ（ISSA）又はそれと同様
の装置を使つた自己走査装置においては、マイク
ロチヤンネルプレート増幅器４４は自己走査アレ
イ（ISSA）又はそれと同様な装置の前面に取付
けられ、前置増幅器として作用する。
第９図は同期駆動ストリークカメラを用いた装
置を示しており、その装置によればビームスプリ
ツタ５０及びインターフエロメータ５２を用いる
ことによつて各レーザパルスを時間スケール（タ
イムスケール）を与えて周倍するようにできる。
ここで映像管１０はオシロスコープ又はペンレコ
ーダ５４に接続されたマルチチヤンネル光分析器
を含むように図示されている。ダイレーザからの
ピコ秒のパルスはビームスプリツタ５０上に入射
し、インタフエロメータ５２の一方のアームを変
更することによつて繰返し走査のための変更の直
線性を正しく修正（測定）できる。
置を示しており、その装置によればビームスプリ
ツタ５０及びインターフエロメータ５２を用いる
ことによつて各レーザパルスを時間スケール（タ
イムスケール）を与えて周倍するようにできる。
ここで映像管１０はオシロスコープ又はペンレコ
ーダ５４に接続されたマルチチヤンネル光分析器
を含むように図示されている。ダイレーザからの
ピコ秒のパルスはビームスプリツタ５０上に入射
し、インタフエロメータ５２の一方のアームを変
更することによつて繰返し走査のための変更の直
線性を正しく修正（測定）できる。
第１０図は同期駆動型ストリーク管のさらに他
の応用例で、この場合ストリーク管はダイの螢光
寿命を測定するために用いられるている。繰返し
走査ストリークカメラによつて、ワンシヨツト測
定に比して、ダイの放射の測定及び螢光寿命の測
定を単純化でき、またレーザパルスパラメータを
変更すれば直ちにモニタ用オシロスコープ上に目
視できる。ダイレーザの出力は光遅延装置５６を
通り、サンプルを収容するセル５８に収束され
る。この出力は次に上述のようにしてストリーク
管１０、マルチチヤンネル光分析器（OMA）及
び発振器５４を通じて処理される。このようにし
て、実験者はダイの螢光を測定でき、マルチチヤ
ンネル光分析量を使用することとにより、かくし
て実質上ピコ秒のオシロスコープとしての測定を
することができる。波長の関数としての消滅時間
の変化は、第１０図に示すように、サンプルから
の螢光をストリーク管の前の走査用モノクロメー
タ６０に通過させることにより検知することがで
きる。
の応用例で、この場合ストリーク管はダイの螢光
寿命を測定するために用いられるている。繰返し
走査ストリークカメラによつて、ワンシヨツト測
定に比して、ダイの放射の測定及び螢光寿命の測
定を単純化でき、またレーザパルスパラメータを
変更すれば直ちにモニタ用オシロスコープ上に目
視できる。ダイレーザの出力は光遅延装置５６を
通り、サンプルを収容するセル５８に収束され
る。この出力は次に上述のようにしてストリーク
管１０、マルチチヤンネル光分析器（OMA）及
び発振器５４を通じて処理される。このようにし
て、実験者はダイの螢光を測定でき、マルチチヤ
ンネル光分析量を使用することとにより、かくし
て実質上ピコ秒のオシロスコープとしての測定を
することができる。波長の関数としての消滅時間
の変化は、第１０図に示すように、サンプルから
の螢光をストリーク管の前の走査用モノクロメー
タ６０に通過させることにより検知することがで
きる。
上述の実施例においては、単一リニア方向にス
トリークカメラを用いることによつて、リニアな
走査をするようにしたが、本発明はこれに限らず
環状又はスパイラル状の偏向通路を使用する場合
にも適用し得る。環状又はスパイラル状に走査を
するようにしたり、半径方向スリツトを複数列に
したり、光電子検出器の自己走査アレイを用いた
りすることも有効である。
トリークカメラを用いることによつて、リニアな
走査をするようにしたが、本発明はこれに限らず
環状又はスパイラル状の偏向通路を使用する場合
にも適用し得る。環状又はスパイラル状に走査を
するようにしたり、半径方向スリツトを複数列に
したり、光電子検出器の自己走査アレイを用いた
りすることも有効である。
第１図は本発明による連続波モード同期レーザ
と同期化されたストリークカメラを示す図、第２
図は他のレーザの構成を示す図、第３図はレーザ
の反射鏡を調整するための機械的走査方式を示す
図、第４図はストリークカメラとレーザとの同期
をうる他の装置を示すブロツク図、第５図はスト
リークカメラの映像管のための直線偏向用スリツ
トを具える有孔（円）板を示す平面図、第６図
ａ，ｂはストリークカメラの映像管の偏向電極に
加えられる電圧を示す線図、第７図は複数のスリ
ツト列をもつた電極板を示す平面図、第８図は上
記板と共に使用される前置増幅器を示す図、第９
図は変形されたストリークカメラ方式を示す図、
第１０図はダイの螢光寿命を測定するストリーク
カメラ方式を示す系統図である。 １０…映像管、１１…フオトカソード、１２…
制御グリツド、１３…焦点電極、１４…陽極、１
５…偏向電極板、１６…螢光スクリーン、１７…
光学的遅延線、１８…ろ波器、１９…直線状スリ
ツト、２０…連続波モード同期ダイレーザ、２１
…アルゴンレーザ。
と同期化されたストリークカメラを示す図、第２
図は他のレーザの構成を示す図、第３図はレーザ
の反射鏡を調整するための機械的走査方式を示す
図、第４図はストリークカメラとレーザとの同期
をうる他の装置を示すブロツク図、第５図はスト
リークカメラの映像管のための直線偏向用スリツ
トを具える有孔（円）板を示す平面図、第６図
ａ，ｂはストリークカメラの映像管の偏向電極に
加えられる電圧を示す線図、第７図は複数のスリ
ツト列をもつた電極板を示す平面図、第８図は上
記板と共に使用される前置増幅器を示す図、第９
図は変形されたストリークカメラ方式を示す図、
第１０図はダイの螢光寿命を測定するストリーク
カメラ方式を示す系統図である。 １０…映像管、１１…フオトカソード、１２…
制御グリツド、１３…焦点電極、１４…陽極、１
５…偏向電極板、１６…螢光スクリーン、１７…
光学的遅延線、１８…ろ波器、１９…直線状スリ
ツト、２０…連続波モード同期ダイレーザ、２１
…アルゴンレーザ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ フオトカソード１１に繰返しパルス形式の映
像を受けて電子の像に変換するストリーク映像管
１０を備え、 上記映像管の外部に前記映像が前記フオトカソ
ード１１に達する前に通過するスリツト１９であ
つて前記映像管の管軸にほぼ垂直な面上に位置す
るスリツト１９を備え、 上記映像管はその内部の電子の通路における電
子を前記スリツトの幅方向（短辺方向）と平行な
方向に偏向させる偏向手段１５を備え、 さらに繰返し連続するパルス（パルス列）を発
生する連続波モードロツクレーザ２０を備え、 ピコ秒又はサブピコ秒レンジの時間の間に繰返
し生ずる光現象を記録するようになされた光現象
記録装置において、 ある周波数の信号を発生する信号発生器２６
と、 その信号発生器２６の出力信号に基づいて、上
記電子の像を時間分解する第１走査電圧（第６図
ａ）を生成して、上記偏向手段１５に加える第１
走査電圧生成手段１００と、 前記信号発生器２６からの前記出力信号に基づ
いて、上記レーザからの上記パルス列の繰り返し
速度を、前記映像管１０内の電子の像の偏向と同
期させる同期手段２００と、 前記第１走査電圧の周期に比して、緩やかに電
圧値を増加し、減少し、これを繰り返す直流バイ
アス電圧としての第２走査電圧（第６図ｂ）を生
成し、前記偏向手段１５に前記第１走査電圧に重
ねて加える第２走査電圧生成手段と、 を備えることを特徴とする光映像記録装置。 ２ フオトカソード１１に繰返しパルス形式の映
像を受けて電子の像に変換するストリーク映像管
１０を備え、 上記映像管の外部に前記映像が前記フオトカソ
ード１１に達する前に通過するスリツト１９であ
つて前記映像管の管軸にほぼ垂直な面上に位置す
るスリツト１９を備え、 上記映像管はその内部の電子の通路における電
子を前記スリツトの幅方向（短辺方向）と平行な
方向に偏向させる偏向手段１５を備え、 さらに繰返し連続するパルス（パルス列）を発
生する連続波モードロツクレーザ２０を備え、 ピコ秒又はサブピコ秒レンジの時間の間に繰返
し生ずる光現象を記録するようになされた光現象
記録装置において、 上記電子の像を時間分解するための第１走査電
圧（第６図ａ）を発生する信号発生器３８と、 前記連続波モードロツクレーザ２０からの前記
パルス列を受ける光検出器３６と、 前記光検出器３６の出力に基づいて、前記第１
走査電圧を前記レーザ２０からの前記パルス列の
繰り返し速度に同期させて、前記映像管１０内の
偏向電極１５に加える同期回路３７と、 前記第１走査電圧の周期に比して、緩やかに電
圧値を増加し、減少し、これを繰り返す直流バイ
アス電圧としての第２走査電圧（第６図ｂ）を生
成し、前記偏向手段に第１走査電圧に重ねて加え
る第２走査電圧生成手段と、 を備えることを特徴とする光映像記録装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB1154678 | 1978-03-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5529787A JPS5529787A (en) | 1980-03-03 |
| JPH0219889B2 true JPH0219889B2 (ja) | 1990-05-07 |
Family
ID=9988230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3418179A Granted JPS5529787A (en) | 1978-03-23 | 1979-03-23 | Optical development*recording device |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0004729B1 (ja) |
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