世界最快的相機以每秒10萬億幀的慢速捕捉光線
來源:    發佈時間: 2018-10-10 17:28   247 次瀏覽   大小:  16px  14px  12px
光是宇宙中最快的東西,所以想要在移動中捕捉到它是一項挑戰。我們已經取得了一些成功,但是加州理工學院的科學家們建造的一個新設備每秒可以捕獲令人難以置信的10萬億幀,這意味著它可以在光傳播的過程中捕捉到光——而且他們計劃使它的速度提高一百倍。 微信圖片_20181024150300.jpg 瞭解光如何運動對很多領域來說都是至關重要的,所以這並不是單純的好奇心驅使著梁錦陽和他的同事們的努力——也不是說這有什麼不對。但是,在物理、工程和醫學上有一些潛在的應用,它們在很大程度上依賴於光在如此小、如此短的尺度下的行為,以至於它們處於可以測量的極限。 你可能聽說過十億和萬億fps的相機,但那些可能是「條紋相機」,做了一些作弊來達到這些數字。 如果一束光可以被完美地複製,那麼你就可以每毫秒發射一束光,但是相機的捕捉時間會被更小的部分抵消,比如幾飛秒(10億倍短)。當它在這裡的時候,你會捕捉到一個脈衝,下一個脈衝是在更遠的地方,下一個脈衝是在更遠的地方,以此類推。最終的結果是,這部電影在很多方面都無法與你以高速捕捉到的第一個脈衝區分開來。 這是非常有效的——但你不能總是指望能以同樣的方式產生百萬倍的光脈衝。也許你需要看看當它通過一個精心設計的激光蝕刻透鏡時發生了什麼,這個透鏡會被第一個脈衝所改變。在這種情況下,你需要實時捕捉第一個脈衝——這意味著不僅要以飛秒的精度記錄圖像,而且要相隔飛秒。 這就是T-CUP方法的作用。它結合了一個條紋相機與第二個靜態相機和一個數據採集方法用於斷層攝影。 「我們知道,如果只使用飛秒條紋相機,圖像質量就會受到限制。」為了改進這一點,我們添加了另一個攝像頭來獲取靜態圖像。結合飛秒條紋相機獲得的圖像,我們可以使用所謂的氡變換來獲得高質量的圖像,同時記錄每秒10萬億幀。事情就這麼解決了! 微信圖片_20181024150309.gif 無論如何,這種方法允許圖像——技術上的時空數據——以100飛秒的間隔被捕獲。這是每秒10萬億,或者如果他們想運行這麼長時間的話,但是沒有足夠快的存儲陣列可以每秒寫10萬億的數據。所以他們現在只能讓它連續運行幾幀——在你看到的這個可視化的實驗中有25幀。 這25幀顯示了飛秒長的激光脈衝通過分光鏡——注意在這個尺度下,光通過透鏡本身所需要的時間是非常重要的。你必須考慮到這些事情! 這種實時的精確程度是前所未有的,但是團隊還沒有完成。 「我們已經看到了將速度提高到1015幀每秒的可能性!」梁在新聞稿中熱情地說道。在這樣的尺度上捕捉光的行為,以這種程度的保真度,這比我們幾年前所能做到的要高得多,而且可能會開創物理學和其他領域的全新研究領域。
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