Welche Probleme könnte es bei der Verwendung eines Lasers als Blitzquelle für Hochgeschwindigkeitsfotografie geben?

Ich bin daran interessiert, eine Folge von Fotos für ein Hochgeschwindigkeitsereignis (die Kollision zweier zylindrischer Objekte mit 300 m / s) zu fotografieren.

Da ich keine Ressourcen für Hochgeschwindigkeitskameras, Streifenkameras oder ähnliches habe, möchte ich vier Lochkameras bauen und einen schnellen Richtungsblitz (z. B. 100 ns) verwenden, um das Ereignis zu erfassen. Eine der Ereignisanforderungen besteht darin, dass die gesamte Vorrichtung unter Vakuum steht, so dass die Verwendung herkömmlicher Techniken ziemlich riskant ist. Andererseits kann ich in diesem Setup (relativ billig) einen grünen Laser und die gesamte Optik verwenden, die zum Ändern der Laserstrahlgeometrie erforderlich ist. Gibt es Beispiele für die Verwendung von Laser als präzise Blitzquelle für die Fotografie? Gibt es irgendwelche Probleme mit dieser Art von Setup?

Gibt es Beispiele für die Verwendung von Laser als präzise Blitzquelle für die Fotografie?

Ja. Laserlichtquellen werden als "Blitz" mit einer Dauer von bis zu einigen Femtosekunden verwendet. Das Setup ist jedoch keines, das ich als Flash-Quelle für die Fotografie bezeichnen würde , und es kann auch nicht einfach oder kostengünstig auf einer typischen Hobbybank zusammengebaut werden. Thorlabs bietet beispielsweise eine solche Femtosekunden-Laserquelle von der Stange an .

Gibt es irgendwelche Probleme mit dieser Art von Setup?

• Der vom Laser selbst erzeugte Fleck (ebenfalls in einem Kommentar von Chris H hervorgehoben), der so aussieht und ein körniges Erscheinungsbild Ihres Objekts erzeugt:

Speckle kann durch die Verwendung eines "Despecklers" (eines Geräts, das vor dem Laserstrahl vibriert und das Speckle mildert) reduziert werden.

• Steuern und Auslösen des Lasers, um den kurzen Lichtblitz zu erzeugen, den Sie suchen; Eine Laserdiode ähnelt in gewisser Weise einer LED, ist jedoch weitaus empfindlicher gegenüber ESD und kann auch für kurze Zeit nicht übersteuert werden (was viele LEDs können, obwohl dies ihre Lebensdauer verkürzen würde). Ihre Objekte fliegen mit 300 m / s, was nahe an der Schallgeschwindigkeit liegt. Dies kann abhängig vom Vergrößerungsverhältnis Ihres Bildgebungssystems sehr schnell sein, daher nehme ich an, dass Ihre Blitzdauer 100 ns beträgt. Das Eingreifen in die dafür erforderliche Elektronik kann über den Rahmen von Foto SE hinausgehen.
• Erzeugen eines ausgedehnten Lichtstrahls mit einer Größe, die mindestens Ihrem Objekt entspricht. Dafür benötigen Sie einen Strahlaufweiter. Dieses Dokument von Newport zeigt Ihnen, wie man einen baut. Sie können einen auch bei Edmund Optics oder Thorlabs kaufen .

Leider ist Ihre Frage nicht sehr genau. Nehmen wir also an, Sie haben ein Ereignis in Zeit und Raum, von dem Sie ein Bild machen möchten. Die Probleme sind:

1. genau am richtigen Punkt im Raum sein
2. Das Foto wurde genau im richtigen Moment aufgenommen

OK, schauen wir uns Nummer eins an. Angenommen, dies ist eine Selbstverständlichkeit, da die Kamera (n) repariert werden müssen. Es ist eine schwerwiegende Komplikation, dass dies im Vakuum sein muss. Technisch gesehen erfordert das Versetzen einer kommerziellen Kamera in ein Vakuum einen Tank mit großem Volumen. Abhängig von der Stärke des Vakuums kann es bei einigen versiegelten Teilen der Kamera zu einer Prise kommen, die bei der Vorstellung eines zu hohen Differenzdrucks zerstörerisch wirken kann. Dazu gehört ein potenzielles Objektiv, das ich für ein scharfes Bild empfehlen würde. Nummer zwei wird dann zum wahren Killer. Die Position ist festgelegt, daher muss alles im Zeitbereich geschehen. Angenommen, die Belichtungssynchronisation am Kameraende ist gelöst (z. B. offener Verschluss, Schließen nach der Belichtung). Dann wird das Timing des Blitzes alles. Lassen' s sagen, Sie haben ein 1 cm großes Fenster im Raum, in dem Sie ein einigermaßen gut gerahmtes Bild aufnehmen können. Bei einem Objekt, das sich mit 300 m / s bewegt, ergibt sich ein Triggerfenster von ungefähr 1/30000 s oder etwa 30 Mikrosekunden. In Bezug auf die Elektronik ist dies nicht wirklich schnell. Ihr Blitz leuchtet jedoch nur für 100 ns auf, was etwas komplizierter ist. Mit normalen Lasern können Sie dies beim Ein- und Ausschalten nicht tun. Sie benötigen also eine Art Strahlverschluss für den Laser - aber 100 ns scheinen immer noch ziemlich schnell zu sein, selbst wenn Sie nur einen sehr schmalen Laserstrahl an der Verschlussposition haben. Mit normalen Lasern können Sie dies beim Ein- und Ausschalten nicht tun. Sie benötigen also eine Art Strahlverschluss für den Laser - aber 100 ns scheinen immer noch ziemlich schnell zu sein, selbst wenn Sie nur einen sehr schmalen Laserstrahl an der Verschlussposition haben. Mit normalen Lasern können Sie dies beim Ein- und Ausschalten nicht tun. Sie benötigen also eine Art Strahlverschluss für den Laser - aber 100 ns scheinen immer noch ziemlich schnell zu sein, selbst wenn Sie nur einen sehr schmalen Laserstrahl an der Verschlussposition haben.

Grundsätzlich sollte dies möglich sein. Ich vermute jedoch, dass es zwei Schwierigkeiten gibt. Zuerst müssten Sie die mechanischen Probleme lösen, die im Vakuum auftreten. Vielleicht einfach ein Fenster machen, um von außen zu schauen? Das schwierigere Problem ist die genaue Synchronisation, da Sie mindestens drei Systeme synchronisieren müssen: Ihr interessierendes Objekt befindet sich an der Stelle, an der Sie es möchten, das Laserblitzsystem und alles, was dazwischen liegt.

Natürlich können Sie das auch so machen: http://flash.desy.de/

Eine Lochkamera gibt Ihnen in erster Linie viele Interferenzringe mit einem Laser. Versuchen Sie, einen Laserpointer darauf zu richten.

Möglicherweise müssen Sie es also irgendwie "dekohärentieren" oder dies in Ihrem Setup berücksichtigen.