博信光学超市 / 2024-07-17
魁北克 INRS 研究中心开发的超快相机平台可能会带来半导体吸收的新观点，并加深对金属合金退磁等现象的理解。
据项目团队称，正如 Nature Communications 中所述，该设备每秒可以捕获高达 156 万亿帧。
INRS 梁金阳实验室的研究建立在该小组之前对超快摄影新方法的研究基础上，其中包括 2023 年开发的衍射门超高速测绘方法，该方法使用光学衍射作为控制相机选通的机制。
对于新设备，INRS 开发了“扫频编码孔径实时飞秒摄影术 (SCARF)”，这是一种计算成像模式，能够在记录超快事件期间对静态孔径进行全光学超快扫频。
这与更常见的超快速方法形成鲜明对比，即顺序一帧一帧地捕获帧，通过简短的重复测量获取数据，然后将这些数据组合在一起以随后重建观察到的运动。
“这种方法只能应用于惰性样品或每次都以完全相同的方式发生的现象，”梁金阳评论道。 “脆弱的样品，更不用说不可重复的现象或超快速度的现象，例如飞秒激光烧蚀、冲击波与活细胞的相互作用以及光学混沌，都无法通过这种方式进行研究。”
据该项目称，SCARF 特别旨在解决压缩超快摄影中序列深度和视场之间的折衷问题，以及同时剪切场景和编码光圈的操作原理带来的限制。
与条纹相机相比，成本低、测量质量高
在操作中，SCARF 使用单个线性啁啾激光脉冲作为连续照明探头，以便脉冲带宽中的每个波长都带有特定的时间戳。 然后对返回信号进行色散处理和算法分析的两个阶段重新创建所观察到的动态场景。
INRS 评论道，这种方法“能够超快扫描静态编码孔径，同时不会剪切超快现象”。 “可以在反射和透射模式下以可调帧速率和空间尺度单次拍摄获得结果。”
在使用由现成组件构建的 SCARF 设备的试验中，该相机对 CCD 相机上的单个像素实现了高达 156.3 THz 的编码率。 INRS团队指出，与基于条纹相机的压缩超快摄影技术相比，它具有低成本和高测量质量的优势。
Axis Photonique 和 Few-Cycle 这两家专门从事超快激光科学的衍生公司目前正在与 Jinyang Liang 的 INRS 团队合作，生产 SCARF 设备的适销版本，并将该技术推向商业化。
INRS 表示：“SCARF 使得观察超快、不可重复或难以重现的独特现象成为可能，例如活细胞或物质中的冲击波力学。” “这些进步有可能被用来开发更好的药剂和医疗方法。”
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