Streak-Kameras messen das Verhalten optischer Pulse im Zeitverlauf. Mit ihrer Hilfe kann beispielsweise die Reaktion chemischer Elemente oder die Struktur neu entwickelter Materialien gemessen werden. Neben der sehr hohen zeitlichen Auflösung in Pikosekunden sind Streak-Kameras die einzigen Instrumente, die es ermöglichen, das zeitliche Verhalten vielfacher optischer Vorgänge gleichzeitig zu messen. Damit werden Messsysteme ermöglicht, mit denen man Licht gleichzeitig zeitlich und räumlich (spektral) auflösen kann. Für die Streak-Kameras OptoScope der Serie SC-10 von Optronis geht die Zeitauflösung bis hinunter zu zwei Pikosekunden. Bei dieser hohen Zeitauflösung ist es Optronis jetzt gelungen, Störsignale, die vor oder nach dem zu messenden Puls auftreten, zu unterdrücken und damit in die Kamera eine um den Faktor ~1.000 höhere Rauschunterdrückung einzubauen.

Technische Herausforderung
Streak-Kameras mit Zeitauflösungen im Nano- und Piko-Sekundenbereich sind mit speziellen Sensoren ausgestattet, welche auch wenige Photonen, die während der kurzen Messzeit auf den Sensor der Kamera fallen, sichtbar machen. Die technische Herausforderung ist es dabei, das Licht der zu messenden Lichtquelle von eventuell störendem Streulicht, das außerhalb der Messzeit auf den Sensor fällt, zu isolieren. Lässt man zu, dass der in der Streak-Kamera befindliche Sensor die einfallenden Photonen des Streulichts in vom System detektierbare Photoelektronen wandelt, so sammeln sich diese im Messsystem und bilden ein System-Grundrauschen.

Stärkere Rauschunterdrückung um den Faktor ~1.000
Dieses Grundrauschen kann an mehreren Stellen des Messsystems mit verschieden hoher Effizienz unterdrückt werden. Optronis hat es hier für seine Streak-Kameras OptoScope geschafft, den elektro-optischen Verschluss als Teil des Sensors ganz vorne zu integrieren und gleichzeitig die Zeitauflösung von zwei Pikosekunden beizubehalten. „Damit wird an der technologischen Grenze eine elektro-optische Wandlung unerwünschter Signale verhindert und eine verbesserte Unterdrückung um den Faktor ~1000 erreicht“, so Dr. Patrick Summ, Geschäftsführer und Leiter des Geschäftsbereichs Streak-Kameras bei Optronis. Eine weitere Verbesserung der Rauschunterdrückung ist bereits vorhanden und verhindert den direkten Durchgriff des Lichts ohne elektro-optische Wandlung. Der elektro-optische Verschluss arbeitet bis zu einer Bildwiederholrate von 2.000 Hertz bei einer Öffnungszeit von minimal zwei Micro-Sekunden (zwei Millionstel Sekunden).

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