使用全光学机制技术可记录一飞秒的动作

想象一下在飞秒内发生的动作，或者说万亿分之一秒内发生的动作：原子跃迁、电荷转移和动力学、生化过程。现在想象一下能够记录下这些动作，以便进行更详细的研究。 

普渡大学的工程师正在开发一种正在申请专利的工具，学术界和工业界的科学家可以用它来记录这些超快速动作，比传统技术更好。 

传统条纹相机及其缺点

传统的基于电子的条纹相机对于记录仅持续皮秒(万亿分之一秒)的现象至关重要。普渡大学埃尔莫尔家庭电气和计算机工程学院的博士后研究员Colton Fruhling说，科学家们通过将光转换为电子，然后让它们“穿过”探测器形成图像，从而开发出了这些相机。

博士后研究员Colton Fruhling（左）

Fruhling说：“把电子想象成从软管里流出的水，而探测器就像干燥的路面。如果一个人迅速把软管拉到一边，软管移动之前的水继续直线流动；移动过程中流出的水被移到了一边。这样，不同时间流出的软管的水落在人行道的不同位置。”

如果有人想测量某个东西的移动速度，比如一个人在水中划手，科学家可以观察没有被水击中的路面，测量其长度，从而得出手移动的速度。 

然而，传统的基于电子的条纹相机，使用当今最快的电子电路，也有缺点。弗鲁林说，最大的缺点是它们的时间分辨率有限。

Fruhling说： “有些过程发生在100飞秒或更短的时间内；飞“有些过程发生在100飞秒或更短的时间内；飞秒是四万亿分之一秒。但如今的商用电子条纹相机只能分辨600到800飞秒。有一整个物理世界持续飞秒，甚至是阿秒，或五万亿分之一秒，还没有被发现。” 

改进传统条纹相机 

Fruhling说，普渡大学的条纹相机使用全光学机制，有可能将这一过程加快1万到10万倍。这项研究由弗拉基米尔·M·沙拉耶夫领导，他是鲍勃和安妮·伯内特电气和计算机工程杰出教授；亚历山德拉·波尔塔塞娃，罗恩和多蒂·加文·通吉斯电气和计算机工程杰出教授；以及亚历山大·V·基尔迪舍夫，埃尔莫尔家庭电气和计算机工程学院教授。

普渡大学正在申请专利的创新使用了一种叫做“近零”的材料。 

Fruhling说：“二次光脉冲改变了它们的光学特性。这意味着这种方法完全是光学的，不受传统条纹相机中使用的电子电路的限制。这项技术可以被想要研究原子跃迁等超快过程的物理学家和工程师利用，也可以被研究反应中电荷转移的化学家利用，还可以被想要研究蛋白质折叠的生物学家利用。它也可以被想要研究下一代计算机芯片中电荷动力学的公司利用。” 

Fruhling说：“研究团队已经制造了设备的每个组件，并分别进行了测试。”

 Fruhling说：“我们已经证明，光学特性可以在大约100飞秒内发生显著变化。从实验结果来看，我们可以模拟出结果的条纹性能大约为5个阿托秒，比原来快了10万倍。这些测试已经进行了模拟，最终的实验正在设计中。”

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