科學家發(fā)明史上最快相機 每秒可捕捉10萬億幀

慢動作視頻總能給我們的生活增添一絲樂趣，比如 YouTube 上的 Slo-Mo Guys �？上М斍笆忻嫔系母叨搜b備，也不過每秒幾千幀。娛樂之外，高速攝影還能夠在研究等領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，所以科學家們一直在努力推動這個極限。好消息是，加州理工學院（Cal-tech）和法國國家安全研究所（INRS）的團隊，剛剛開發(fā)出了世界上最快的相機。

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去年，一直瑞典團隊創(chuàng)下了 5 萬億 fps 的紀錄，其基于早前的 4.4 萬億 fps 系統(tǒng)的改進。不過最新殺到的選手，輕松地前任紀錄保持者翻了個底朝天，快到甚至能夠捕捉到飛秒激光脈沖的一些細節(jié)。

為了研制新技術(shù)，團隊從可以達到 1000 億 fps 的“壓縮超快速攝影”（簡稱 CUP）系統(tǒng)著手。

盡管千億 fps 看似很快，但距離真正捕捉到飛秒（一千萬億分之一秒）激光還差得很遠。

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有鑒于此，研究團隊結(jié)合了飛秒超快速掃描相機（femtosecond streak camera）和靜態(tài)相機，通過被稱作 Radon 變換的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，來打造更先進的新系統(tǒng) —— 它就是 T-CUP 。

論文主要合著者之一的 Lihong Wang 表示，如果只使用一臺飛秒超快速掃描相機，那圖像的質(zhì)量將相當受限。為改善這點，我們加入了另一個攝像頭，它可以獲得靜態(tài)圖像。

將兩者相結(jié)合，我們可以使用所謂的 Radon 變換，來獲得高品質(zhì)的圖像、同時實現(xiàn)每秒 10 萬億幀的記錄。

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首次測試時，相機通過捕捉單個飛秒激光脈沖，來證明了自身的價值。

其一共拍攝了 25 張照片，間隔時間都是 400 飛秒。與舊技術(shù)相比，T-CUP 系統(tǒng)讓研究人員能夠以慢很多的速度，看到光脈沖的形狀、強度、傾角變化。

它可以幫助我們看到更短時間內(nèi)發(fā)生的事件，最終揭開超高速物理和生物學領(lǐng)域的新秘密。

當然，研究團隊沒有止步于 10 萬億幀。研究一作 Jinyang Liang 表示：“這本身已是一件了不起的成就，但我們看到了將速度提升至每秒 一千萬億幀的可能性”。

有關(guān)這項研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《光科學與應用》（Light: Science & Applications）期刊上。

原標題為：《Single-shot real-time femtosecond imaging of temporal focusing》。

[cnbeta編譯自：New Atlas , 來源：INRS]