(57)【要約】【課題】ストリークカメラに入射する同期用の光のプリパルス対メインパルス強度比が大きくても、高い時間分解能でストリーク像を取得する。【解決手段】ストリークカメラ１は、ストリーク管１０と光トリガ部１２を有する。光トリガ部は、光減衰器１４、光スイッチ１６および偏向電圧発生回路１８を有する。光減衰器は、集光レンズ１４５と、後側光吸収部１４ｂを有する。後側光吸収部は、複数の過飽和吸収体１４２〜１４４を有している。これらの過飽和吸収体を透過した光が光スイッチに照射されると、偏向電圧発生回路は、偏向電圧をストリーク管に印加する。光減衰器は、プリパルスのみを効率良く減衰するので、プリパルス対メインパルスのパワー密度比は低減される。このため、光スイッチはメインパルスのみに応答する。したがって、高い時間分解能でストリーク像を取得できる。【選択図】　図１
2004047274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光手段と、
前記集光手段によって集光された光を受光する光吸収部と、
を備える光減衰器であって、
前記光吸収部は、複数の過飽和吸収体を有しており、
前記複数の過飽和吸収体は、前記集光手段によって集光された光が前記複数の過飽和吸収体を順次に透過するように、互いに離間させて配置されている
光減衰器。
【請求項２】
前記複数の過飽和吸収体は、相隣る前記過飽和吸収体のうち後段の過飽和吸収体の入射光パワー密度が前段の過飽和吸収体の出射光パワー密度の１／Ａ倍（Ａは、前記前段の過飽和吸収体の入射光パワー密度における前記前段の過飽和吸収体の透過率）となるように配置されている、
請求項１記載の光減衰器。
【請求項３】
ストリーク管と、
前記ストリーク管に偏向電圧を印加する光トリガ部と、
を備えるストリークカメラであって、
前記光トリガ部は、
集光手段と、
前記集光手段によって集光された光を受光する光吸収部と、
前記光吸収部から出射する光を受光する光スイッチと、
前記光スイッチおよび前記ストリーク管に電気的に接続された偏向電圧発生回路と、
を備えており、
前記光吸収部は、複数の過飽和吸収体を有しており、
前記複数の過飽和吸収体は、前記集光手段によって集光された光が前記複数の過飽和吸収体を順次に透過するように、互いに離間させて配置されており、
前記光スイッチは、前記複数の過飽和吸収体を透過した光を受光すると、その電気抵抗値が低くなり、
前記偏向電圧発生回路は、前記光スイッチが前記複数の過飽和吸収体を透過した光を受光すると、偏向電圧を生成して前記ストリーク管に印加する
ストリークカメラ。
【請求項４】
集光手段と、
前記集光手段によって集光された光を受光する光吸収部と、
前記光吸収部から出射する光を受光する光スイッチと、
前記光スイッチに電気的に接続されたトリガ信号発生回路と、
を備える光トリガ装置であって、
前記光吸収部は、複数の過飽和吸収体を有しており、
前記複数の過飽和吸収体は、前記集光手段によって集光された光が前記複数の過飽和吸収体を順次に透過するように、互いに離間させて配置されており、
前記光スイッチは、前記複数の過飽和吸収体を透過した光を受光すると、その電気抵抗値が低くなり、
前記トリガ信号生成回路は、前記光スイッチが前記複数の過飽和吸収体を透過した光を受光すると、トリガ信号を生成する
光トリガ装置。
【請求項５】
ストリーク管と、
前記ストリーク管に偏向電圧を印加する偏向電圧発生回路と、
前記偏向電圧発生回路に電気的に接続された光トリガ装置と、
を備えるストリークカメラであって、
前記光トリガ装置は、
集光手段と、
前記集光手段によって集光された光を受光する光吸収部と、
前記光吸収部から出射する光を受光する光スイッチと、
前記光スイッチに電気的に接続されたトリガ信号発生回路と、
を備えており、
前記光吸収部は、複数の過飽和吸収体を有しており、
前記複数の過飽和吸収体は、前記集光手段によって集光された光が前記複数の過飽和吸収体を順次に透過するように、互いに離間させて配置されており、
前記光スイッチは、前記複数の過飽和吸収体を透過した光を受光すると、その電気抵抗値が低くなり、
前記トリガ信号生成回路は、前記光スイッチが前記複数の過飽和吸収体を透過した光を受光すると、トリガ信号を生成して前記偏向電圧発生回路に供給し、
前記偏向電圧発生回路は、前記トリガ信号を受け取ると、偏向電圧を生成して前記ストリーク管に印加する
ストリークカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被測定光の強度の時間的変化に応じたストリーク像を生成するストリークカメラと、ストリークカメラに適用可能な光減衰器および光トリガ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レーザの高出力化・短パルス化に伴い、ピーク出力がＴＷ（Ｔ：テラは１０１２）オーダでパルス幅が１００ｆｓｅｃ（ｆ：フェムトは１０−１５）以下の超短パルス高出力レーザ光を用いた研究や応用が行われている。特に、超短パルスレーザ光をターゲットに照射することによって発生するＸ線の研究や、そのＸ線を利用した物質の研究がさかんに行われている。
【０００３】
超短パルスレーザ光の照射により発生したＸ線の時間的な強度変化を高い時間分解能で測定するために、Ｘ線ストリークカメラが用いられる。Ｘ線ストリークカメラは、Ｘ線を電子に変換する光電変換素子と、変換された電子を高速に偏向させる一対の偏向電極板と、偏向された電子を光に変換する蛍光素子を備えている。偏向電極板に加えられる偏向電圧は、超短パルスレーザ光に同期した状態で高速に変化する。光電変換素子からの電子は、偏向されて蛍光素子の蛍光面上に時系列に並べられる。これにより、蛍光面上の偏向方向が時間軸に対応し、蛍光面上の光強度がＸ線強度に対応する像が得られる。この像が、ストリーク像である。ストリーク像を解析することによって、Ｘ線の時間的な強度変化を高い時間分解能で測定できる。
【０００４】
一般に、超短パルスレーザ光と偏向電圧との同期は、そのレーザ光をフォトダイオードなどの光電変換素子に入射させて電気信号に変換し、この電気信号をストリークカメラのトリガ端子に入力することにより実行される。この場合、レーザ光の強度変動やストリークカメラトリガ系のタイミングジッタによって、偏向動作ごとにストリーク像の出力位置が異なりやすい。このため、ストリーク像を積算した場合に、高い時間分解能を得ることができない。
【０００５】
そこで、最近では、高い時間分解能で同期をとるために、光スイッチが利用されている。光スイッチは、光を照射することによって、その電気抵抗が低くなる素子である。高電圧を加えた光スイッチにレーザ光を照射して高速に変化する電圧を発生させ、これを偏向電圧としてストリークカメラの偏向電極板に加える。これにより、Ｘ線発生用のレーザ光と同期したストリーク像を得ることができる。ストリーク像を積算しても高い時間分解能が保たれるので、Ｘ線の強度が弱い場合でも、信号対雑音比の良いストリーク像を得ることができる。光スイッチに照射するレーザ光は、光スイッチが瞬時に飽和する強度を有している。これは、レーザ光の強度が多少変動しても、光スイッチの出力波形の変動が抑えられるようにするためである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
同期用の光スイッチを備えるストリークカメラでは、光スイッチに照射されるレーザ光が単一パルスであることが必要となる。レーザ光が単一パルスではなく、メインパルスの前にプリパルスがある場合は、メインパルスだけでなくプリパルスにも光スイッチが応答してしまう。これは、ジッタの原因になる。１ピコ秒（ピコは１０−１２）以下の時間分解能を得るためには、メインパルス対プリパルスの強度比（メインパルスの強度／プリパルスの強度）が４桁から５桁程度の数値であることが必要となる。レーザ光源を調整してもプリパルスが抑えられない場合は、光スイッチの前に過飽和吸収体を配置して、プリパルスの強度を減衰させる。過飽和吸収体は、強いパルス光に対して減衰率が低く、弱いパルス光に対して減衰率が高いという特性を有する。過飽和吸収体として、例えば、赤外透過フィルタを用いることができる。
【０００７】
しかし、この技術分野では、プリパルスの強度が大きい場合でも、高い時間分解能でストリーク像を取得したいという要望がある。例えば、プリパルスがメインパルスの１０分の１程度の場合でも、１ピコ秒以下の分解能が必要とされている。これは、プリパルスがあるほうがＸ線の発生効率が高いためである。
【０００８】
そこで、この発明は、ストリークカメラに入射する同期用の光のプリパルス対メインパルス強度比が比較的大きくても、高い時間分解能でストリーク像を取得することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の光減衰器は、集光手段と、集光手段によって集光された光を受光する光吸収部と、を備えている。光吸収部は、複数の過飽和吸収体を有している。これらの過飽和吸収体は、集光手段によって集光された光がこれらの過飽和吸収体を順次に透過するように、互いに離間させて配置されている。
【００１０】
この光減衰器にプリパルス光およびメインパルス光が順次に入射すると、プリパルス光およびメインパルス光は集光されながら複数の過飽和吸収体を順次に透過する。プリパルス光およびメインパルス光は、各過飽和吸収体によって吸収される。これに応じて、そのパワー密度も低下する。しかし、パワー密度の低下は、集光手段の集光作用によって補償される。プリパルス光はメインパルス光よりも強度が低いので、各過飽和吸収体によってプリパルス光はメインパルス光よりも効率良く減衰される。このため、プリパルス光およびメインパルス光が過飽和吸収体を透過するたびに、プリパルスのパワー密度は、メインパルスのパワー密度に対して相対的に低下する。プリパルス光が複数の過飽和吸収体によって繰り返し減衰されるので、プリパルス光の入射時の強度が高くても、そのパワー密度を十分に低減できる。集光手段によるパワー密度の上昇作用は、集光手段を透過した光が集光手段から遠ざかるにつれて強くなる。このため、メインパルス光を複数の過飽和吸収体によって繰り返し減衰しても、メインパルス光のパワー密度を維持することができる。この結果、この光減衰器によれば、プリパルス／メインパルス強度比が高くても、メインパルスのパワー密度を大きく低減することなく、プリパルスのパワー密度を十分に低減できる。
【００１１】
この発明のストリークカメラの第１の態様は、ストリーク管と、ストリーク管に偏向電圧を印加する光トリガ部と、を備えている。光トリガ部は、集光手段と、集光手段によって集光された光を受光する光吸収部と、光吸収部から出射する光を受光する光スイッチと、光スイッチおよびストリーク管に電気的に接続された偏向電圧発生回路と、を備えている。光吸収部は、複数の過飽和吸収体を有している。これらの過飽和吸収体は、集光手段によって集光された光がこれらの過飽和吸収体を順次に透過するように、互いに離間させて配置されている。これらの過飽和吸収体を透過した光を光スイッチが受光すると、光スイッチの電気抵抗値が低くなる。偏向電圧発生回路は、光スイッチがこれらの過飽和吸収体を透過した光を受光すると、偏向電圧を生成してストリーク管に印加する。
【００１２】
第１態様のストリークカメラにおいて、光トリガ部の集光手段および光吸収部は、上述した光減衰器を構成している。このため、プリパルス光およびメインパルス光が光トリガ部に入射すると、プリパルス対メインパルスのパワー密度比が十分に低減されてから、光スイッチに入射する。したがって、光スイッチは、プリパルスには応答せず、メインパルスのみに応答する。この結果、ジッタが抑えられる。
【００１３】
この発明の光トリガ装置は、集光手段と、集光手段によって集光された光を受光する光吸収部と、光吸収部から出射する光を受光する光スイッチと、光スイッチに電気的に接続されたトリガ信号発生回路と、を備えている。光吸収部は、複数の過飽和吸収体を有している。これらの過飽和吸収体は、集光手段によって集光された光がこれらの過飽和吸収体を順次に透過するように、互いに離間させて配置されている。これらの過飽和吸収体を透過した光を光スイッチが受光すると、光スイッチの電気抵抗値が低くなる。トリガ信号生成回路は、光スイッチがこれらの過飽和吸収体を透過した光を受光すると、トリガ信号を生成する。
【００１４】
この光トリガ装置において、集光手段および光吸収部は、上述した光減衰器を構成している。このため、プリパルス光およびメインパルス光が光トリガ装置に入射すると、プリパルス対メインパルスのパワー密度比が十分に低減されてから、光スイッチに入射する。したがって、光スイッチは、プリパルスには応答せず、メインパルスのみに応答する。このため、この光トリガ装置は、メインパルスのみに応答してトリガ信号を生成する。
【００１５】
この発明のストリークカメラの第２の態様は、ストリーク管と、ストリーク管に偏向電圧を印加する偏向電圧発生回路と、偏向電圧発生回路に電気的に接続された光トリガ装置と、を備えている。光トリガ装置は、集光手段と、集光手段によって集光された光を受光する光吸収部と、光吸収部から出射する光を受光する光スイッチと、光スイッチに電気的に接続されたトリガ信号発生回路と、を備えている。光吸収部は、複数の過飽和吸収体を有している。これらの過飽和吸収体は、集光手段によって集光された光がこれらの過飽和吸収体を順次に透過するように、互いに離間させて配置されている。これらの過飽和吸収体を透過した光を光スイッチが受光すると、光スイッチの電気抵抗値が低くなる。トリガ信号生成回路は、光スイッチがこれらの過飽和吸収体を透過した光を受光すると、トリガ信号を生成して偏向電圧発生回路に供給する。偏向電圧発生回路は、トリガ信号を受け取ると、偏向電圧を生成してストリーク管に印加する。
【００１６】
第２態様のストリークカメラにおいて、光トリガ装置の集光手段および光吸収部は、上述した光減衰器を構成している。このため、プリパルス光およびメインパルス光が光トリガ部に入射すると、プリパルス対メインパルスのパワー密度比が十分に低減されてから、光スイッチに入射する。したがって、光スイッチは、プリパルスには応答せず、メインパルスのみに応答する。このため、この光トリガ装置は、メインパルスのみに応答してトリガ信号を生成する。この結果、ジッタが抑えられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。
【００１８】
（第１実施形態）
この発明の第１の実施形態を説明する。図１は、この実施形態に係るストリークカメラ１の構成を示す概略図である。ストリークカメラ１は、Ｘ線ストリーク管１０と光トリガ部１２を有している。図１では、ターゲット５にレーザ光を照射してＸ線を発生させ、そのＸ線をストリークカメラ１で測定する。このレーザ光には、メインパルス３ａと、メインパルス３ａよりも時間的に前に照射されるプリパルス３ｂがある。プリパルス３ｂは、メインパルス３ａよりも低い強度を有している。しかし、この実施形態では、プリパルスの強度がメインパルスの強度よりも一桁低い。これは、従来に比べてプリパルス対メインパルス強度比（プリパルスの強度／メインパルスの強度）が相当に高いことを意味する。
【００１９】
このレーザ光はビームスプリッタ７によって２分割され、一方はレンズ６に向かい、他方はミラー８へ向かう。レンズ６に向かったレーザ光は、レンズ６によって集光された後、ターゲット５に照射される。レーザ光の照射に応じて、ターゲット５からＸ線が放出される。Ｘ線はストリーク管１０に入射する。Ｘ線ストリーク管１０は、Ｘ線の強度の時間的変化をストリーク像へ変換する。
【００２０】
一方、ミラー８に向かったレーザ光は、ミラー８によって反射された後、ストリークカメラ１の光トリガ部１２に向かう。光トリガ部１２は、ストリーク管１０の動作タイミングを被測定現象の発生（この例では、Ｘ線の発生）に同期させる。光トリガ部１２は、レーザ光の入射に応答して偏向電圧を生成する。これにより、ターゲット５へのレーザ光の照射に同期してストリーク管１０に偏向電圧が印加される。
【００２１】
ストリーク管１０は、光電変換素子１０１、一対の偏向電極１０２ａおよび１０２ｂ、ならびに蛍光素子１０３を備えている。これらの構成要素は、管状の筐体に収容されている。光電変換素子１０１および蛍光素子１０３は、ストリーク管１０の両端に配置されている。偏向電極１０２ａおよび１０２ｂは、光電変換素子１０１と蛍光素子１０３の間に配置されている。偏向電極１０２ａおよび１０２ｂは、互いに平行に配置された導電性の平板である。偏向電極１０２ａおよび１０２ｂは、光トリガ部１２から偏向電圧を受け取ることができるように、光トリガ部１２に電気的に接続されている。
【００２２】
光電変換素子１０１は、光電面を有している。ターゲット５で発生したＸ線は、この光電面に入射する。光電面は、Ｘ線の入射に応じて光電子を放出する。この光電子は、蛍光素子１０３に向かう。蛍光素子１０３は、光電面に対向する蛍光面を有している。光電子は、この蛍光面に入射する。偏向電極１０２ａおよび１０２ｂは、光トリガ部１２から偏向電圧が印加されると、光電子を掃引する。この結果、蛍光面上にストリーク像が形成される。
【００２３】
光トリガ部１２は、プリパルス減衰器１４、光スイッチ１６および偏向電圧発生回路１８を有する。プリパルス減衰器１４は、光スイッチ１６に光学的に結合されている。光スイッチ１６は、偏向電圧発生回路１８に電気的に接続されている。プリパルス減衰器１４は、光トリガ部１２に入射する同期用のレーザ光のうちプリパルス３ｂを減衰させる。プリパルス減衰器１４は、メインパルス３ａはほとんど減衰させない。光スイッチ１６は、光が照射されると、その電気抵抗値が低くなる素子である。つまり、光スイッチ１６は、光照射中はオン状態にあり、光が照射されていないときはオフ状態にある。光スイッチ１６は、ＧａＡｓ基板やＳｉ基板に電極を取り付けた構造を有する。この電極は、偏向電圧発生回路１８に電気的に接続されている。偏向電圧発生回路１８は、ストリーク管１０の偏向電極１０２ａおよび１０２ｂに電気的に接続されている。偏向電圧発生回路１８は、光スイッチ１６がオンのときに、偏向電圧を偏向電極１０２ａおよび１０２ｂ間に印加する。
【００２４】
図２は、プリパルス減衰器１４の拡大図である。この実施形態では、プリパルス３ｂの強度が比較的高いので、光スイッチ１６がプリパルス３ｂに応答しないように、プリパルス３ｂを大きく減衰させる必要がある。そのため、プリパルス減衰器１４は、複数の過飽和吸収体１４１〜１４４を有している。過飽和吸収体１４１〜１４４は、入射光の強度が大きいと吸収係数が低くなる光吸収体である。過飽和吸収体１４１〜１４４は、すべて同等品である。
【００２５】
複数の過飽和吸収体によってメインパルス３ａまでもが大きく減衰してしまうと、光スイッチ１６を動作させることができなくなる。そこで、メインパルスの減衰３ａを抑えるために、プリパルス減衰器１４は、集光レンズ１４５をさらに有している。集光レンズ１４５は、二つの凸レンズ面１４５ａおよび１４５ｂを有する両凸レンズである。レーザ光は、レンズ面１４５ａに入射し、レンズ面１４５ｂから出射する。過飽和吸収体１４２〜１４４がなければ、集光レンズ１４５によって集光された光のパワー密度（光量／集光面積）は、集光レンズ１４５の焦点に近い位置ほど高くなる。これは、焦点に近い位置ほど、集光面積が小さいからである。
【００２６】
過飽和吸収体１４１〜１４４は、集光レンズ１４５の中心軸線に沿って互いに離間させて配置されている。過飽和吸収体１４１は、集光レンズ１４５の前側に配置されており、レンズ面１４５ａと対向している。この過飽和吸収体１４１は、プリパルス減衰器１４の前側光吸収部１４ａを構成している。過飽和吸収体１４２〜１４４は、集光レンズ１４５の後側に配置されており、レンズ面１４５ｂと対向している。過飽和吸収体１４２〜１４４は、プリパルス減衰器１４の後側光吸収部１４ｂを構成している。
【００２７】
好ましくは、相隣る二つの過飽和吸収体のうち後段の過飽和吸収体の入射光パワー密度が、前段の過飽和吸収体の出射光パワー密度の１／Ａ倍となるような位置にすべての過飽和吸収体１４１〜１４４が配置されていると好適である。ここで、Ａは、前段の過飽和吸収体の入射光パワー密度における前段の過飽和吸収体の透過率である。このような配置では、メインパルス３ａは、各過飽和吸収体１４１〜１４４に入射するときに同じパワー密度を有する（図２を参照）。参考のため、プリパルス減衰器の最適例を図３に示す。また、図３のプリパルス減衰器の透過特性を図４に示す。
【００２８】
再び、図１を参照する。偏向電圧発生回路１８は、正の直流電圧源１８１、電気抵抗器１８２、および負の直流電圧源１８３を有している。電圧源１８１は、一定の正電圧＋Ｖｓを供給する。電圧源１８３は、一定の負電圧−Ｖｓを供給する。電圧源１８１と抵抗器１８２は、直列に接続されている。電圧源１８３は、光スイッチ１６に直列に接続されている。電圧源１８１および抵抗器１８２と、光スイッチ１６および電圧源１８３とは、並列に接続されている。抵抗器１８２および光スイッチ１６は、偏向電極１０２ａに接続されている。電圧源１８１および電圧源１８３は、偏向電極１０２ｂに接続されている。
【００２９】
以下では、ストリークカメラ１の動作を説明する。レーザ光がターゲット５に照射されると、Ｘ線が発生し、このＸ線がストリーク管１０に入射する。これと同時に、同等のレーザ光が光トリガ部１２に入射する。光トリガ部１２には、まずプリパルス３ｂが入射し、その後、メインパルス３ａが入射する。
【００３０】
プリパルス３ｂおよびメインパルス３ａは、まず、プリパルス減衰器１４の初段の過飽和吸収体１４１によって減衰される。プリパルス３ｂの強度はメインパルス３ａの強度よりも低いため、プリパルス３ｂの減衰率はメインパルス３ａの減衰率よりも大きい。しかし、プリパルス対メインパルス強度比が比較的大きいため、減衰率の差は従来ほど大きくない。例えば、プリパルス３ｂの強度は１桁小さな値に減衰するが、メインパルス３ａの強度も半分程度になる。
【００３１】
プリパルス３ｂおよびメインパルス３ａは、過飽和吸収体１４１を透過すると、集光レンズ１４５に入射する。集光レンズ１４５は、プリパルス３ｂおよびメインパルス３ａを集光して、それらのパワー密度を高める。後側光吸収部１４ｂの前端の過飽和吸収体１４２の位置において、メインパルス３ａのパワー密度は、プリパルス減衰器１４に入射したときのパワー密度にほぼ回復する。一方、同じ位置において、プリパルス３ｂのパワー密度は、入射時のパワー密度よりも低い。これは、プリパルス３ｂの方がメインパルス３ａよりも過飽和吸収体１４１による減衰率が高いからである。この結果、プリパルス３ｂのパワー密度は、メインパルス３ａのパワー密度に対して相対的に低くなる。
【００３２】
プリパルス３ｂおよびメインパルス３ａは、集光レンズ１４５を透過した後、過飽和吸収体１４２〜１４４を順次に透過する。過飽和吸収体１４２〜１４４の位置において、メインパルス３ａのパワー密度は、プリパルス減衰器１４に入射した時のパワー密度にほぼ等しい。これは、過飽和吸収体１４２〜１４４によるメインパルス３ａの減衰を集光レンズ１４５の集光作用が補償するからである。一方、プリパルス３ｂのパワー密度は、過飽和吸収体１４２〜１４４を透過するたびに減少する。これにより、メインパルス３ａのパワー密度を低減することなく、プリパルス３ｂのパワー密度だけを低減できる。この結果、プリパルス減衰器１４から出射するプリパルス３ｂのパワー密度は十分に低くなる。このため、プリパルスの入射によって光スイッチ１６がオフからオンに切り替わることはない。一方、プリパルス減衰器１４から出射するメインパルス３ａのパワー密度は十分に高い。このため、メインパルス３ａが光スイッチ１６に入射すると、光スイッチ１６がオフからオンに切り替わる。
【００３３】
スイッチ状態の切り替えに応じて、偏向電圧発生回路１８は、＋Ｖｓから−Ｖｓまで時間的に変動する電圧を生成する。これが、偏向電圧である。この偏向電圧は、偏向電極１０２ａおよび１０２ｂ間に印加される。これにより、ストリーク管１０内で光電子が掃引され、蛍光素子１０３の蛍光面上でストリーク像が生成される。
【００３４】
以下では、この実施形態の利点を説明する。この実施形態では、光トリガ部１２に入射するレーザ光のプリパルス対メインパルス強度比が比較的大きくても、光スイッチ１６はメインパルス３ａのみに応じたスイッチ動作を行う。これは、プリパルス減衰器１４が、メインパルス３ａの光パワー密度を大きく低減することなく、プリパルス３ｂの光パワー密度を十分に低減するからである。したがって、ストリーク管１０は、ターゲット５へのメインパルス３ａの照射によるＸ線の発生に適切に同期して光電子を掃引する。これにより、低いジッタでストリーク像を積算できる。このため、高い時間分解能のストリーク像を得ることができる。また、メインパルス３ａの前に、強度の大きなプリパルス３ｂをターゲット５に照射するので、効率良くＸ線を発生させることができる。
【００３５】
（第２実施形態）
以下では、この発明の第２の実施形態を説明する。図５は、第２実施形態の構成を示す概略図である。ストリークカメラ２は、ストリーク管２０、光トリガ装置２２および偏向電圧発生回路２４を有している。図５では、ターゲット９にレーザ光を照射して被測定光を発生させ、その被測定光をストリークカメラ２で測定する。第１実施形態と同様に、レーザ光のプリパルスの強度は、メインパルスの強度よりも一桁低い。つまり、プリパルス対メインパルス強度比は、従来に比べて相当に高い。
【００３６】
このレーザ光は、ミラー８によって反射された後、ストリークカメラ１の光トリガ装置２２に向かう。光トリガ装置２２は、ストリーク管２０の動作タイミングを被測定現象の発生（この例では、被測定光の発生）に同期させる。光トリガ装置２２は、レーザ光の入射に応答してトリガ信号を生成する。偏向電圧発生回路２４は、このトリガ信号に応答して、偏向電圧を生成する。これにより、ターゲット５へのレーザ光の照射に同期してストリーク管２０に偏向電圧が印加される。第１実施形態の光トリガ部１２と異なり、光トリガ装置２２は偏向電圧を生成しない。
【００３７】
ストリーク管２０は、光電変換素子２０１、一対の偏向電極２０２ａおよび２０２ｂ、ならびに蛍光素子２０３を備えている。これらの構成要素は、第１実施形態の光電変換素子１０１、偏向電極１０２ａおよび１０２ｂ、ならびに蛍光素子１０３と同様である。したがって、重複する説明を省略する。
【００３８】
光トリガ装置２２は、第１実施形態の光トリガ部１２の偏向電圧発生回路１８をトリガ信号発生回路２８に置き換えたものである。したがって、プリパルス減衰器１４および光スイッチ１６の重複する説明は省略する。トリガ信号発生回路２８には、光スイッチ１６の電極が電気的に接続されている。トリガ信号発生回路２８は、偏向電圧発生回路２４に電気的に接続されている。偏向電圧発生回路２４は、ストリーク管２０の偏向電極２０２ａおよび２０２ｂに電気的に接続されている。トリガ信号発生回路２８は、光スイッチ１６がオンのときに偏向電圧発生回路２４にトリガ信号を供給する。
【００３９】
トリガ信号発生回路２８は、直流電圧源２８１および電気抵抗器２８２を有している。電圧源２８１と抵抗器２８２は、直列に接続されている。抵抗器２８２は、光スイッチ１６にも直列に接続されている。抵抗器２８２と光スイッチ１６との間に、偏向電圧発生回路２４が電気的に接続されている。光スイッチ１６がオフのとき、電圧源２８１の正側の電圧が抵抗器２８２を介して偏向電圧発生回路２４に印加される。光スイッチ１６がオンになると、電圧源２８１の負側の電圧が偏向電圧発生回路２４に印加される。この正から負への電圧変化をトリガ信号として用いる。
【００４０】
偏向電圧発生回路２４は、光トリガ装置２２からトリガ信号を受け取ると、偏向電圧を生成する。偏向電圧発生回路２４は、ストリーク管２０の偏向電極２０２ａおよび２０２ｂに電気的に接続されている。偏向電圧発生回路２４で生成された偏向電圧は、偏向電極２０２ａおよび２０２ｂ間に印加される。これにより、光電子が掃引され、蛍光素子２０３の蛍光面上にストリーク像が生成される。
【００４１】
第１実施形態と同様に、この実施形態でも、プリパルス減衰器１４を透過したレーザ光の照射により光スイッチ１６を動作させる。プリパルス減衰器１４は、メインパルス３ａの光パワー密度を大きく低減することなく、プリパルス３ｂの光パワー密度に十分に低減する。したがって、この実施形態は、第１実施形態と同様の利点を有する。すなわち、光トリガ部２２に入射するレーザ光のプリパルス対メインパルス強度比が比較的大きくても、光スイッチ１６はメインパルスのみに応じたスイッチ動作を行う。したがって、ストリーク管２０は、ターゲット９へのメインパルス３ａの照射による被測定光の発生に適切に同期して光電子を掃引する。これにより、低いジッタでストリーク像を積算できる。このため、高い時間分解能のストリーク像を得ることができる。
【００４２】
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００４３】
上記実施形態では、前側光吸収部１４ａが単一の過飽和吸収体１４１から構成されている。しかし、前側光吸収部は、後側光吸収部と同様に、複数の過飽和吸収体から構成されていてもよい。これらの過飽和吸収体は、所定方向に沿って互いに離間させて配置される。これらの過飽和吸収体を順次に透過した光が集光レンズに入射し、集光される。この場合、好ましくは、集光レンズは、前側光吸収部から受光した光のパワー密度を、後側光吸収部の前端の過飽和吸収体の位置において１／Ａ倍に高める。ここで、Ａは、前側光吸収部の入射光パワー密度における前側光吸収部の透過率である。この透過率は、前側光吸収部を構成する過飽和吸収体群全体の透過率を意味する。
【００４４】
【発明の効果】
この発明の光減衰器は、入射光を集光しながら複数の過飽和吸収体を透過させる。このため、入射光がプリパルスおよびメインパルスからなる場合、メインパルスのパワー密度を大きく低減することなくプリパルスのパワー密度を十分に低減することができる。
【００４５】
この発明の光トリガ装置は、この発明のプリパルス減衰器によってプリパルスを減衰させてから光スイッチに照射する。したがって、入射時のプリパルス対メインパルス強度比が比較的大きくても、光スイッチをメインパルスのみに応答させることができる。
【００４６】
この発明のストリークカメラは、この発明のプリパルス減衰器によってプリパルスを減衰させてから光スイッチに照射する。したがって、入射時のプリパルス対メインパルス強度比が比較的大きくても、光スイッチをメインパルスのみに応答させ、それに応じて偏向電圧をストリーク管に印加させることができる。このため、プリパルスが比較的大きくてもメインパルスのみに同期して光電子を掃引できる。これにより、ジッタを抑え、高い時間分解能でストリーク像を取得できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の構成を示す概略図である。
【図２】プリパルス減衰器の拡大図である。
【図３】プリパルス減衰器１４の最適例を示す概略図である。
【図４】図３のプリパルス減衰器の透過特性を示すグラフである。
【図５】第２実施形態の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１…ストリークカメラ、３ａ…プリパルス、３ｂ…メインパルス、１０…ストリーク管、１２…光トリガ部、１４…プリパルス減衰器、１６…光スイッチ、１８…偏向電圧発生回路、１４１〜１４４…過飽和吸収体、１４５…集光レンズ。
【図１】
2004047274.tif 000003
【図２】
2004047274.tif 000004
【図３】
2004047274.tif 000005
【図４】
2004047274.tif 000006
【図５】
2004047274.tif 000007