科学家发明史上最快相机 每秒可捕捉10万亿帧

慢动作视频总能给我们的生活增添一丝乐趣，比如 YouTube 上的 Slo-Mo Guys 。可惜当前市面上的高端装备，也不过每秒几千帧。娱乐之外，高速摄影还能够在研究等领域发挥更大的作用，所以科学家们一直在努力推动这个极限。好消息是，加州理工学院（Cal-tech）和法国国家安全研究所（INRS）的团队，刚刚开发出了世界上最快的相机。

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去年，一直瑞典团队创下了 5 万亿 fps 的纪录，其基于早前的 4.4 万亿 fps 系统的改进。不过最新杀到的选手，轻松地前任纪录保持者翻了个底朝天，快到甚至能够捕捉到飞秒激光脉冲的一些细节。

为了研制新技术，团队从可以达到 1000 亿 fps 的“压缩超快速摄影”（简称 CUP）系统着手。

尽管千亿 fps 看似很快，但距离真正捕捉到飞秒（一千万亿分之一秒）激光还差得很远。

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有鉴于此，研究团队结合了飞秒超快速扫描相机（femtosecond streak camera）和静态相机，通过被称作 Radon 变换的数据采集技术，来打造更先进的新系统 —— 它就是 T-CUP 。

论文主要合著者之一的 Lihong Wang 表示，如果只使用一台飞秒超快速扫描相机，那图像的质量将相当受限。为改善这点，我们加入了另一个摄像头，它可以获得静态图像。

将两者相结合，我们可以使用所谓的 Radon 变换，来获得高品质的图像、同时实现每秒 10 万亿帧的记录。

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首次测试时，相机通过捕捉单个飞秒激光脉冲，来证明了自身的价值。

其一共拍摄了 25 张照片，间隔时间都是 400 飞秒。与旧技术相比，T-CUP 系统让研究人员能够以慢很多的速度，看到光脉冲的形状、强度、倾角变化。

它可以帮助我们看到更短时间内发生的事件，最终揭开超高速物理和生物学领域的新秘密。

当然，研究团队没有止步于 10 万亿帧。研究一作 Jinyang Liang 表示：“这本身已是一件了不起的成就，但我们看到了将速度提升至每秒 一千万亿帧的可能性”。

有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《光科学与应用》（Light: Science & Applications）期刊上。

原标题为：《Single-shot real-time femtosecond imaging of temporal focusing》。

[cnbeta编译自：New Atlas , 来源：INRS]