美加研究者开发出迄今最快照相机 每秒记录十万亿帧数据

速度高达万亿帧/秒的压缩超快摄影系统。图片来源：美国《每日科学》网站

据美国《每日科学》网站近日报道，加拿大和美国研究人员开发出目前世界上最快的照相机“T-CUP”，其每秒能捕捉十万亿（1013）帧数据。这种新型相机几乎可以让时间“凝固”，有助于科学家观察包括光在内的各种现象，进一步揭示光和物质之间相互作用的秘密。

近年来，非线性光学与成像领域的创新成果互相补充，开发出许多高效新方法，帮助科学家从微观层面分析生物与物理学领域的动力学现象。但为了挖掘这些方法的潜力，还需在单次曝光过程中，以超短的时间分辨率，实时记录图像。

如果采用现有成像技术，用超短激光脉冲进行测量，必须重复多次，且现有方法仅适合某些惰性样本，不适合那些更脆弱的样本。尽管压缩超快摄影（CUP）技术的处理速度接近一千亿帧/秒，却无法满足集成飞秒激光器的具体要求。

有鉴于此，加拿大魁北克大学国立科学研究院的超短成像专家梁锦扬（音译）和美国加州理工学院医学与电子工程教授王立宏（音译）领导的团队，在飞秒条纹相机的基础上，开发出了这款新型T-CUP系统。

王立宏解释：“只用飞秒条纹照相机，图像质量将受到限制，为改善这一点，我们增加了另一个相机来获取静态图像。新相机与飞秒条纹相机采集的图像结合，可获取高质量的图像，同时每秒记录十万亿帧数据。”

研究人员表示，T-CUP创造了实时成像速度的世界纪录，可助力新一代显微镜用于生物医学、材料科学与其他领域。而且，这种照相机能以无与伦比的时间分辨率，分析光线与物质之间的相互作用。

在“首秀”中，T-CUP在400飞秒的时间间隔内，拍摄了25帧图像，不仅记录了这一过程，还详细描述了光脉冲的形状、强度和倾斜角度。

该研究负责人梁锦扬表示：“未来，我们有望将照相机的速度增至千万亿（1015）帧/秒，进一步揭示光和物质之间的秘密。”