Caméra à balayage
Une caméra à balayage est un instrument de mesure de la variation d'une impulsion d'intensité lumineuse dans le temps.
Elles sont utilisées pour mesurer la durée d'impulsion de certains systèmes laser ultrarapides et pour des applications telles que la spectroscopie résolue en temps (en) et le LIDAR.
Types mécaniques modifier
Les caméras à balayage mécanique utilisent un miroir rotatif ou un système de fente mobile pour dévier le faisceau lumineux. Elles sont limitées dans leur vitesse de balayage maximale et donc dans leur résolution temporelle[1].
Types optoélectroniques modifier
Les caméras à balayage optoélectroniques fonctionnent en dirigeant la lumière sur une photocathode qui, lorsqu'elle est frappée par des photons, produit des électrons par effet photoélectrique. Les électrons sont accélérés dans un tube à rayons cathodiques et traversent un champ électrique produit par une paire de plaques, qui dévie latéralement les électrons. En modulant le potentiel électrique entre les plaques, le champ électrique est rapidement modifié pour donner une déviation variable dans le temps des électrons, balayant les électrons à travers un écran luminophore à l'extrémité du tube[2]. Un détecteur linéaire, tel qu'un réseau de dispositifs à couplage de charge (CCD) est utilisé pour mesurer le motif de stries sur l'écran, et donc le profil temporel de l'impulsion lumineuse[3].
La résolution temporelle des meilleures caméras optoélectroniques à balayage est d'environ 180 femtosecondes[4]. La mesure d'impulsions plus courtes que cette durée nécessite d'autres techniques telles que l'autocorrélation optique et le déclenchement optique résolu en fréquence (FROG)[5].
En décembre 2011, une équipe du MIT a publié des images combinant l'utilisation d'une caméra à balayage avec des impulsions laser répétées pour simuler un film avec une fréquence d'images de mille milliards d'images par seconde[6]. Cela a été dépassé en 2020 par une équipe de Caltech qui a atteint des fréquences d'images de 70 billions d'ips[7].
Articles connexes modifier
- Photo-finish, qui utilise une version beaucoup plus lente mais bidimensionnelle d'un temps de mappage de caméra dans une dimension spatiale
- Femto-photographie
Notes et références modifier
- (en) Alexander Horn, Ultra-fast Material Metrology, John Wiley & Sons, (ISBN 9783527627936, lire en ligne), p. 7
- (en) Gerard A. Mourou, David M. Bloom et Chi-H. Lee, Picosecond Electronics and Optoelectronics: Proceedings of the Topical Meeting Lake Tahoe, Nevada, March 13–15, 1985, Springer Science & Business Media, (ISBN 9783642707803, lire en ligne), p. 58
- « Guide to streak cameras » (consulté le )
- Akira Takahashi et al.: "New femtosecond streak camera with temporal resolution of 180 fs" Proc. SPIE 2116, Generation, Amplification, and Measurement of Ultrashort Laser Pulses, 275 (May 16, 1994) ; DOI 10.1117/12.175863
- (en) Zenghu Chang, Fundamentals of Attosecond Optics, CRC Press, (ISBN 9781420089387, lire en ligne), p. 84
- « MIT's trillion frames per second light-tracking camera », BBC News, (consulté le )
- Peng Wang, Jinyang Liang et Lihong V. Wang, « Single-shot ultrafast imaging attaining 70 trillion frames per second », Nature Communications, vol. 11, no 1, , p. 2091 (PMID 32350256, PMCID 7190645, DOI 10.1038/s41467-020-15745-4)
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