256万亿帧/秒!华科团队造出世界最快光场摄像机

  • 2022-11-22 14:36
  • 来源: 内设机构
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近日,华中科技大学光学与电子信息学院教授李政言团队通过获取光场相位信息,实现了256万亿帧/秒的拍照帧率,借此造出目前世界上最快的光场摄像机之一。

一位激光脉冲时空测量领域的专家表示,该超快光场摄像机是领域内多年来极度渴望的仪器和技术。

在日常生活中,电影帧率一般为24帧/秒,最高可以达到120帧/秒,仅能满足人眼视觉暂留效应的要求。而李政言团队的超快光场摄像机,记录的是光速飞行的超快激光脉冲在各类物质“赛道”上奔跑的过程,可观测飞秒(10的负15次方秒)时间尺度内发生的事件,所需的帧率在万亿帧/秒量级。

李政言介绍,超快光场摄像机将在两方面取得应用,一方面是服务大型激光装置,另一方面是服务工业应用。

面向高能量密度物理、强场物理等前沿科学和能源、国防等需求,中国、欧洲和美国都已建设了一批超大能量脉冲激光装置。这类装置巨大的光束口径,导致激光脉冲光场存在复杂的时空耦合,需要先进的光场时空诊断设备,引导激光装置进行优化,并为物理实验的理论分析和数值仿真,提供初始输入激光信息。

在工业应用上,通过安装超快光场摄像机模块,有望让激光精密加工设备长出一只“眼睛”,通过实时采集探针光信号、以及观测材料超快时间尺度相应,来对加工工艺做出动态优化。

最近几十年来,人类尽管在超快光学领域发明了大量时间分辨测量技术,但多数方法主要测量不同时刻下某个物理量的演化,普遍缺少空间分辨能力;要么得让激光脉冲的“赛马”多次跑过物质“赛道”进行重复测量。

而李政言团队的超快光场摄像机,只需激光脉冲一次性地作用于物质,它记录的是光速飞行的激光脉冲通过某个特定位置时,位于这一位置光场的二维空间分布。这样,人们就能一次性得到激光脉冲三维时空分布的“电影”。

李政言表示,下一步,将进一步完善超快光场摄像机技术,并与领域内专家展开更多合作。尤其是在大型激光科学装置上,期待能研发出一种实用的、小型化的超快激光光场时空表征仪器。在工业应用方面,为未来的超快激光加工设备配备一双“眼睛”,实现基于材料特性实时观测的智能加工。

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