[发明专利]一种压缩超快的成像型任意反射面速度干涉仪

说明书

本发明公开了一种压缩超快的成像型任意反射面速度干涉仪，本发明由光源与目标靶系统、标准具干涉系统、压缩超快成像系统、时序控制系统及数据处理系统构成；本发明采用压缩超快成像系统替代传统成像型任意反射面速度干涉仪中的成像装置，在成像过程中引入压缩超快成像技术（Compressed Ultrafast Photography,CUP），通过CUP‑VISAR二维超快动态像成像，通过单次测量可以重构出多帧图像，即二维空间和一维时间的三维成像，还原二维干涉条纹图像完整的动态过程，有效地获取冲击波时空演化信息，本发明对成像型任意反射面速度干涉仪的成像性能有维度上的提升，达到以前不能达到的目标。

技术领域

本发明涉及光学记录速度干涉仪技术领域，尤其是一种压缩超快的成像型任意反射面速度干涉仪。

背景技术

在激光惯性约束聚变（Inertial Confinement Fusion, ICF）研究中，对冲击波速度进行诊断的技术主要包括被动式冲击波诊断技术以及主动式冲击波诊断技术。其中，被动式冲击波诊断技术是对冲击波突破样品界面时产生的荧光进行探测，通过台阶靶设计，获得台阶之间的渡越平均速度，是一种简单直接但使用场合受限的诊断技术。主动式冲击波诊断技术通过主动地输入一束探针光，通过探针光在待测界面反射时携带的拍频信息，基于多普勒频移原理获得待测面的速度历程，通过冲击波速度历程既能得到样品内部的压强或温度等物态信息，又可以通过简单的积分计算，获得冲击波波阵面的位置及形状信息，因此该方式获得的信息更为丰富，且可应用于固态、液态等多种样品结构中，是冲击波调速、高压物态响应研究中重要的诊断技术。目前，成像型任意反射面速度干涉仪（VelocityInterferometer System for Any Reflector, VISAR）已经成为一种标准的主动式冲击波精密诊断技术。近年来，国内科学院所和高校都纷纷开展成像型任意反射面速度干涉仪技术方面的研究。

为了突破线成像型任意反射面速度干涉仪只能对冲击波波阵面一条线上的速度进行诊断的限制，2010 年报道了一种基于门控 CCD 进行记录的二维任意反射面速度干涉仪结构，即面成像型任意反射面速度干涉仪，该结构能够记录冲击波波阵面在某一时刻速度场的形状及细节，利用该技术可以对冲击波表面的微观扰动进行诊断，在 ICF 流体力学不稳定性以及混合效应研究中同样具有重要的潜在应用价值。但该方法仍存在一定的局限性，只能探测某一个时间点的冲击波速度场形貌，即获取单帧图像，无法对其进行实时观测，导致大量信息丢失，难以还原完整的干涉条纹动态过程，无法满足激光 ICF 的探测。

由于传统成像型任意反射面速度干涉仪受到成像装置的影响，当接受装置为面阵CCD时，单次测量时只能成一帧二维图像；或接受装置为条纹相机，单次测量时只能成多帧一维图像，但是目标靶打靶是一个瞬态变化过程，时间特别短，只能测量一次，无法重复多次测量。所以无论是获取到一帧二维图像还是多帧一维图像，因所获取的信息有限，都不能反推出激光惯性约束聚变在强激光作用下发生内爆时该瞬态过程的整个变化过程，不利于对用于打靶的强激光进行对应的脉冲整形，制约了打靶效率的提高。为此，发展二维超快动态像成像型任意反射面速度干涉仪是激光 ICF 冲击波精密诊断急需解决的关键科学技术问题，也是目前国家点火攻关计划核心关键步骤。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种压缩超快的成像型任意反射面速度干涉仪，本发明由光源与目标靶系统、标准具干涉系统、压缩超快成像系统、时序控制系统及数据处理系统构成；本发明采用压缩超快成像系统替代传统成像型任意反射面速度干涉仪中的成像装置，在成像过程中引入压缩超快成像技术（Compressed UltrafastPhotography, CUP），通过CUP-VISAR二维超快动态像成像，通过单次测量可以重构出多帧图像，即二维空间和一维时间的三维成像，还原二维干涉条纹图像完整的动态过程，有效地获取冲击波时空演化信息，本发明对成像型任意反射面速度干涉仪的成像性能有维度上的提升，达到以前不能达到的目标。

实现本发明目的的具体技术方案是：