Технология сверхскоростной фотографии (T-CUP) с скоростью в десять триллионов кадров в секунду захватывает любое событие с интервалом кадра в сто фемтосекунд. Её можно использовать для изучения взаимодействия вещества и света с небывалым временным разрешением.
Методы насоса-зонда дают возможность фиксировать переходные процессы посредством многократных измерений. Однако некоторые динамики либо не воспроизводятся повторно, либо их воссоздание затруднено. К таковым относятся ударные волны при лазерных повреждениях, рассеяние света в тканях и необратимые кристаллические химические реакции.
Даже при воспроизведении этих явлений наблюдаются существенные колебания пуска и малая частота появления. Методы с насосом-зондом не гарантируют достаточную точность и эффективность.
Для обхода этих ограничений за последние годы разработано множество методов однократной съемки, позволяющих захватить весь процесс в режиме реального времени без его воспроизведения. Такие методы способны регистрировать двухмерные переходные сцены в оптическом диапазоне со скоростью свыше 100 миллионов кадров в секунду.
Чтобы фиксировать подобные события эффективно, некоторые резкие изменения интенсивности и ширины ультракороткого лазерного импульса нуждаются во фемтосекундном воздействии. Существующие методы сверхбыстрой визуализации требуют повторения события или борьбы за достижение необходимого времени экспозиции.
Скорость обработки изображений в режиме реального времени побита мировой рекордом.
Ученые из Исследовательского института в Квебеке разработали однократную сверхскоростную фотографию T-CUP со скоростью 10 триллионов кадров в секунду для фиксации любого события с интервалом кадра 100 фемтосекунд. Такой способ сокращает количество проекций, необходимых для создания высококачественного трёхмерного пространственно-временного куба данных.
Изображение не станет лучше от использования только камеры с фемтосекундной полосой. По этой причине добавили ещё одну камеру для захвата статического изображения. Затем объединили снимки обеих камер и применили преобразование Радона (интегральное преобразование, применяемое для восстановления более качественных изображений), чтобы получать высококачественные изображения при записи 10 триллионов кадров в секунду.
Различные переходные процессы могут не отображаться интенсивностью света. Измерение альтернативных оптических контрастов, таких как фаза и поляризация, расширит сферы применения данной методики.
В ходе исследования четыре основных оптических явления ( перечисление которых приведено далее) были зафиксированы в режиме реального времени, а система T-CUP эффективно провела пространственную фокусировку однопикосекундного импульса.
- Луч пронесся по поверхности
- Пространственная фокусировка
- Расщепляющий
- Отражение
Первое применение камеры установило мировой рекорд, зафиксировав событие с одним фемтосекундным лазерным импульсом в режиме реального времени. Камера снимала 25 кадров каждые 400 фемтосекунд и детально отображала интенсивность светового импульса, его форму и угол наклона.