Пятеро ученых создали камеру, которая снимает 156,3 триллиона кадров в секунду

Как говорят инженеры, она может привести к прорыву в области изучения микрособытий, которые появляются и исчезают слишком быстро даже для самых дорогих научных сенсоров настоящего.

Смотрите также Две новые модели ИИ могут общаться друг с другом, передавая навыки без участия человека

Детали

SCARF успешно фиксирует сверхбыстрые события, такие как поглощение в полупроводнике и размагничивание металлического сплава. Исследование может открыть новые границы в таких разнообразных областях, как механика ударных волн или разработка более эффективной медицины.

Возглавлял исследовательскую группу профессор из канадского Национального института научных исследований (INRS) Джиньян Лян, всемирно признанный первопроходец в области сверхбыстрой фотографии. Он опирался на свои собственные открытия, сделанные в отдельном исследовании шесть лет назад.

Профессор Лян с командой представили новый взгляд на сверхскоростные камеры. Обычно эти системы используют последовательный подход: снимают кадры по одному и складывают их вместе, чтобы наблюдать за объектами в движении. Но такой подход имеет ограничения. "Например, такие явления, как фемтосекундная лазерная абляция, взаимодействие ударных волн с живыми клетками и оптический хаос не могут быть изучены таким образом", – говорит Лян.

Камера SCARF / Фото Institut national de la recherche scientifique

Новая технология переворачивает традиционную логику сверхскоростных камер.

"SCARF преодолевает эти вызовы. Ее способ получения изображений позволяет сверхбыструю развертку статической кодированной апертуры, не нарушая при этом сверхскоростного явления. Это обеспечивает скорость кодирования полной последовательности до 156,3 ТГц для отдельных пикселей на камере с устройством с зарядовой связью (УЗС). Эти результаты могут быть получены за один снимок с регулируемой частотой кадров и пространственным масштабом как в режиме отражения, так и в режиме передачи", – прокомментировала Джули Роберт из Национального института научных исследований в Канаде.

В очень упрощенном виде это означает, что камера использует вычислительную модальность изображения для захвата пространственной информации, позволяя свету попадать на ее сенсор в несколько разное время. Отсутствие необходимости обрабатывать пространственные данные в этот момент является частью того, что позволяет камере фиксировать эти чрезвычайно быстрые лазерные импульсы со скоростью до 156,3 триллиона раз в секунду, фактически откладывая их на потом. Затем необработанные данные изображений могут быть обработаны компьютерным алгоритмом, который расшифровывает временной интервал, превращая каждый из триллионов кадров в целостную картину.

Примечательно, что это было сделано "с использованием готовых и пассивных оптических компонентов", как описано в статье. Команда описывает SCARF как недорогой, с низким энергопотреблением и высоким качеством измерений по сравнению с существующими методами.

Хотя SCARF ориентирован больше на исследования, чем на потребителей, команда уже сотрудничает с двумя компаниями, Axis Photonique и Few-Cycle, чтобы разработать коммерческие версии, вероятно, для коллег из других высших учебных заведений или научных учреждений.