当前位置: 首页 » 技术方案 » 前沿科技 » 正文

每秒1000亿帧,超快成像技术助力破解更多物理学谜团


  来源: MEMS 时间:2020-11-03 编辑:仪器仪表WXF
分享到:



超快成像是一个传感器性能和创造性光学设计都在不断突破的领域,其最新进展已使人们能够以皮秒级分辨率对瞬态光学事件进行三维捕捉。


加州理工学院光学成像实验室汪立宏(Lihong Wang)教授领导的研究小组,之前开发了一种被称为压缩超快摄影(CUP)的动态成像技术,该技术不使用任何机械或光学扫描机制,而是利用一种条纹相机进行快速二维成像。


CUP技术通过巧妙的计算方法在单次拍摄中捕捉二维瞬态光学事件,它首先使用数字微镜器件对视觉图像的空间域进行编码,然后将信号传递到条纹相机上,将光脉冲的时间变化转化为探测器上的空间显像。


该技术可以有效地“剪切”时间信息,在相机传感器上压缩记录瞬态事件的全部光信号,然后使用适当的算法重建光信号。


汪立宏教授的研究小组现在进一步扩展了这项技术,使该平台每秒可以捕捉1000亿帧,并能捕捉极其短暂超快光学事件的三维信息。这项增强的新技术被命名为立体偏振压缩超快摄影(SP-CUP)。


SP-CUP系统原理图

SP-CUP系统原理图


SP-CUP技术结合了压缩传感、条纹成像、立体视觉和偏振技术,能够提供以皮秒级时间分辨率捕捉不可重复光学事件五维(空间x、y和z;到达时间;线性偏振角)信息的单次被动超快成像,这项研究成果已经发表于《自然通讯》(Nature Communications)杂志。


据称,通过对现有CUP技术的改进,使得在三维空间中同时、高效地记录偏振成为可能。与现有的其它单次超快成像技术相比,加州理工学院新开发的技术在光通量、序列深度、时空分辨率和高维成像可扩展性等方面都具有优势。


有望解决物理学谜团


“现在,我们的SP-CUP技术相机是三维立体的了。”汪立宏教授评论称,“我们的镜头可以像两个眼睛一样工作,提供两个有一定偏移的视图,通过两个信号通道来模拟人眼的立体视觉。”



SP-CUP平台实现对超短激光脉冲在散射介质中传播的线性偏振特性进行三维超快成像


在实验中,SP-CUP平台成功地实现了对单个超短激光脉冲在散射介质中传播的线性偏振特性进行三维超快成像。


研究人员还用它来监测飞秒激光与硅晶圆相互作用时,激光诱导击穿(LIB)等离子体发射的偏振动力学。在这种情况下,通过成像显示了与角度相关的等离子体羽流膨胀速度,以及等离子体发射偏振态的演变。


汪立宏教授评价称,这一突破可能有助于研究人员更好地理解声致发光的物理现象,即声波在水或其他液体中传播时会产生微小气泡,而当气泡在形成后迅速崩塌时,它们会发出一束光。


“有学者认为这是物理学中最大的谜团之一。”汪立宏教授说,“当一个气泡破裂时,它的内部温度会达到如此高的水平,以至于可以产生光。这一过程非常神秘,因为这一切发生得太快了,我们想知道这款新开发的相机能否帮助我们弄清楚这一物理学谜团。”

关键词:3D视觉相机 破解 物理谜团    浏览量:4267

声明:凡本网注明"来源:仪商网"的所有作品,版权均属于仪商网,未经本网授权不得转载、摘编使用。
经本网授权使用,并注明"来源:仪商网"。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
本网转载并注明自其它来源的作品,归原版权所有人所有。目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如有作品的内容、版权以及其它问题的,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。
本网转载自其它媒体或授权刊载,如有作品内容、版权以及其它问题的,请联系我们。相关合作、投稿、转载授权等事宜,请联系本网。
QQ:2268148259、3050252122。


让制造业不缺测试测量工程师

关注仪商网公众号

0条 [查看全部]  发表评论

最新发布
行业动态
技术方案
国际资讯
仪商专题
按分类浏览
Copyright © 2006- 861718.com All rights reserved 版权所有 © 星球国际资讯集团 广州德禄讯信息科技有限公司
本站转载或引用文章涉及版权问题请与我们联系。电话:020-34224268 传真: 020-34113782