激光网3月26日消息，追求更高的速度不仅适用于运动员。研究人员也可以通过他们的发现实现这样的壮举。美国国家科学研究所教授Jinyang Liang及其团队就是这种情况，他们的研究成果最近发表在《自然通讯》上。
位于INRS能源材料电信研究中心的小组开发了一种新的超高速相机系统，可以以惊人的精度捕获高达每秒156.3万亿帧的图像。这是第一次实现单次超快退磁的二维光学成像。
这种名为SCARF的新设备可以捕获半导体中的瞬态吸收和金属合金的超快退磁。这种新方法将有助于推动现代物理学、生物学、化学、材料科学和工程等广泛领域的知识前沿。
梁教授是世界知名的超快成像先驱。2018 年，他担任该领域重大突破的主要开发人员，为 SCARF 的发展奠定了基础。
到目前为止，超快相机系统主要使用一种涉及逐个顺序捕获帧的方法。他们将通过简短、重复的测量来获取数据，然后将所有内容放在一起，制作一部电影来重建观察到的运动。
“然而，这种方法只能应用于惰性样品或每次都以完全相同方式发生的现象。用这种方法无法观察到易碎样品，更不用说不可重复的现象或超快速度的现象了。
“例如，飞秒激光烧蚀、与活细胞的冲击波相互作用以及光学混沌等现象不能以这种方式进行研究，”Liang解释说。
梁教授开发的第一个工具帮助填补了这一空白。T-CUP系统基于被动飞秒成像，能够获取十万亿每秒帧数。这是迈向超快、单次实时成像的重要第一步。
然而，挑战依然存在。
“许多基于压缩超快摄影的系统必须应对数据质量下降的问题，并且必须权衡视场的序列深度。这些局限性归因于工作原理，这需要同时剪切场景和编码孔径，“Liang 继续说道。
SCARF克服了这些挑战。它的成像模式可以超快速扫描静态编码孔径，同时不会剪切超快现象。这为带有电荷耦合器件的相机上的单个像素提供了高达 156.3 THz 的全序列编码速率。这些结果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。
SCARF可以观察超快、不可重复或难以重现的独特现象，例如活细胞或物质中的冲击波力学。这些进展有可能用于开发更好的药物和治疗方法。
更重要的是，SCARF承诺提供非常有吸引力的经济衍生产品。两家公司，Axis Photonique和Few-Cycle，已经在与梁教授的团队合作，为他们正在申请专利的发现生产一个适销对路的版本。这对魁北克来说是一个很好的机会，可以加强其作为光子学领导者已经令人羡慕的地位。
