Hochgeschindigkeits Laserprofilanalyse

Diese Versuchsreihe demonstriert das enorme zeitliche Auflösungsvermögen des IR-Konverters. Bei dieser Messung wird das sogenannte Spiking eines einzigen Nd:YAG-Laserpulses (Wellenlänge 1,318 µm) raum-zeitlich aufgelöst. Dazu wird der IR-Konverter mit einer Framing-Kamera gekoppelt. Diese Kamera ermöglicht es, bis zu 8 Bilder mit einer Belichtungszeit bis zu 50 ns und einem Bildabstand von bis zu 300 ns aufzunehmen.

Für dieses Experiment wird der Laserpulse auf den IR-Konverter abgebildet. Ein Teil des Strahls wird über einen Strahlteiler ausgekoppelt und auf eine schnelle Photodiode abgebildet. Das Signal der Photodiode und der Stromfluss im IR-Konverter werden mit einem Oszilloskop gemessen (Graph in der folgenden Abbildung). Es zeigt neben diesen beiden Kurven auch noch die Triggerpulse für die Kamera. Deren Bilder sind unter dem Graphen abgebildet.

Zeitlichen Verhalten eines Nd:YAG-Laserpulses. Im oberen Graph aufgenommen mit einer schnellen Photodiode und Bilderserie aufgenommen mit einer Framing-Kamera.

Aus einem Laserpuls, der die Länge von gut 300 µs besitzt und in der oberen rechten Ecke des Graphen dargestellt ist, wird die Messung zwischen der 25 und 45 µs durchgeführt. Die schwarze Kurve zeigt das Verhalten des Lasers am Eingang, in dem das Spiking des Laserpulses zu erkennen ist. Dieses Spiking wird sehr gut vom Stromfluss durch IR-Konverter wiedergegeben. Auch in den dazugehörigen Bildern sieht man deutlich die Spikes.

Die gezeigten Messergebinisse beweisen, dass mit dieser Kombination - bestehend aus IR-Konverter und Framing-Kamera - auf einer sehr kurzen Zeitskala infrarote Strahlungsfelder erfasst werden können.