2020年1月23日,加州理工学院(Caltech)开发的一款相机使用皮秒成像技术,以每秒高达1万亿帧的速度拍摄透明物体的照片和视频。这种摄像技术被称为相位敏感压缩超高速摄影(pCUP),它还可以拍摄冲击波和其他短暂现象的视频。

新相机结合了暗场显微镜的对比度和压缩超高速摄影(CUP)的速度和序列深度,这是一个由王立红教授和他的团队先前开发的高速摄影系统。相衬显微镜可以更好地对像细胞之类的物体进行成像,这些物体大多是透明的。Wang说:“我们所做的是适应标准相衬显微镜,以便提供非常快速的成像,这使我们能够在透明材料中成像超快现象。”

系统的快速成像部分由无损编码压缩超快速技术(LLE-CUP)组成,该技术是一种视频成像技术,在一次拍摄中可以捕获拍摄完成期间发生的所有运动。一次拍摄比多次拍摄要快得多。LLE-CUP能够捕捉运动,例如运动中的光,该运动太快了,无法通过常规相机技术进行成像。


为了证明他们的新相机的能力,研究人员对冲击波在水中的传播进行了成像。他们还对穿过晶体的激光脉冲成像。通过捕捉冲击波传播和光学Kerr效应的图像,该团队表明pCUP可以单次拍摄光速相位信号,最多可以以每秒1万亿帧的速度捕捉350帧图像,最高可达1万亿帧,并且具有3-mrad噪声等效相位灵敏度。

这项技术虽然还处于发展初期,但最终可以应用于物理、生物和化学领域。Wang说:“随着信号通过神经元传播,我们希望看到神经纤维有微小的扩张。” “如果我们有神经元网络,也许我们可以实时看到它们的通讯。”

由于已知温度会改变相位对比度,新的摄像系统有可能被用来拍摄火焰前沿在燃烧室内的传播情况。