Tento fotoaparát zachytí 156,3 bilióna snímok za sekundu

Vedci vytvorili bleskovo rýchlu vedeckú kameru, ktorá sníma obrázky s rýchlosťou kódovania 156,3 terahertzov (THz) na jednotlivé pixely – čo zodpovedá 156,3 biliónom snímok za sekundu. Kamera s názvom SCARF (swept-coded aperture real-time femtophotography) by mohla viesť k prelomom v oblastiach študujúcich mikroudalosti, ktoré prichádzajú a odchádzajú príliš rýchlo pre dnešné najdrahšie vedecké senzory.

SCARF úspešne zachytil ultrarýchle udalosti, ako je absorpcia v polovodiči a demagnetizácia kovovej zliatiny. Výskum by mohol otvoriť nové hranice v takých rôznorodých oblastiach, ako je mechanika rázových vĺn alebo vývoj efektívnejšej medicíny.

Vedúcim výskumného tímu bol profesor Jinyang Liang z kanadského Institut national de la recherche scientifique (INRS). Je celosvetovo uznávaným priekopníkom ultrarýchlej fotografie, ktorý staval na svojich objavoch zo samostatnej štúdie pred šiestimi rokmi. Aktuálny výskum bol publikovaný v r Prírodazhrnuté v tlačovej správe INRS, o ktorej ako prvý informoval Science Daily.

Profesor Liang a jeho spoločnosť prispôsobili svoj výskum ako nový pohľad na ultrarýchle kamery. Typicky tieto systémy používajú sekvenčný prístup: zachytávajte snímky jeden po druhom a spájajte ich, aby ste mohli pozorovať objekty v pohybe. Ale tento prístup má obmedzenia. “Napríklad fenomény, ako je ablácia femtosekundovým laserom, interakcia rázových vĺn so živými bunkami a optický chaos, nemožno týmto spôsobom študovať, ” povedal Liang.

Nový fotoaparát stavia na predchádzajúcom výskume spoločnosti Liang s cieľom zmeniť tradičnú logiku ultrarýchlych fotoaparátov. “SCARF tieto výzvy prekonáva,” napísala vo vyhlásení komunikačná referentka INRS Julie Robert. „Jeho zobrazovacia modalita umožňuje ultrarýchle zametanie statickej kódovanej apertúry bez toho, aby sa ultrarýchly jav strihal. To poskytuje plné sekvenčné kódovacie rýchlosti až 156,3 THz pre jednotlivé pixely na kamere so zariadením viazaným na náboj (CCD). Tieto výsledky možno získať jediným záberom pri laditeľných snímkových frekvenciách a priestorových mierkach v režime odrazu aj prenosu.

Extrémne zjednodušene to znamená, že fotoaparát používa výpočtovú zobrazovaciu modalitu na zachytenie priestorových informácií tým, že nechá svetlo preniknúť do senzora v mierne odlišných časoch. To, že nie je potrebné momentálne spracovávať priestorové dáta, je súčasťou toho, čo oslobodzuje kameru, aby zachytila ​​tie extrémne rýchle „cvrlikanie“ laserových impulzov rýchlosťou až 156,3 bilióna krát za sekundu. Surové dáta obrázkov môžu byť potom spracované počítačovým algoritmom, ktorý dekóduje časovo rozložené vstupy a transformuje každý z biliónov snímok na úplný obraz.

Je pozoruhodné, že to urobilo „pomocou bežných a pasívnych optických komponentov“, ako sa opisuje v článku. Tím opisuje SCARF ako nízkonákladový s nízkou spotrebou energie a vysokou kvalitou merania v porovnaní s existujúcimi technikami.

Hoci sa SCARF zameriava viac na výskum ako na spotrebiteľov, tím už spolupracuje s dvoma spoločnosťami, Axis Photonique a Few-Cycle, na vývoji komerčných verzií, pravdepodobne pre kolegov z iných vysokých škôl alebo vedeckých inštitúcií.

Pre technickejšie vysvetlenie fotoaparátu a jeho potenciálnych aplikácií si môžete pozrieť celý dokument Príroda.