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华中大团队造出全球最快摄像机

互推小编
 

11月19日

华中科技大学

光电信息学院

李政言教授和团队

通过获取光场相位信息

实现了256万亿帧/秒的拍照帧率

造出目前世界上最快的

光场摄像机之一

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。

李政言在实验室指导学生实验

近年来，全球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。李政言团队的超快光场摄像机只需激光脉冲一次性作用于物质，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。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。下一步，团队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。

团队相关研究成果以《单次压缩光场形貌》（Single-shot compressed optical field topography）为题发表在 Light: Science & Applications 上。学生唐浩程和门庭为共同第一作者，李政言为通讯作者 。

2017年，李政言回国入职华中科技大学。“研究早期充满了挣扎，一方面，我们需要反复试错，以完成实验系统光学设计和成像质量的不断优化；另一方面，激光光场高光谱图像的压缩感知重构技术及相关算法对我们来说是新事物，需要不断积累经验。”他说。

在探索过程中，李政言非常感谢负责具体实验和数据处理工作的研究生唐浩程和门庭，以及Jinyang Liang教授和他的学生Xianglei Liu。

他说：“当时，唐浩程和门庭是刚刚入学的一年级研究生。面对‘陡峭的学习曲线’，他们也曾抱怨这个课题‘就像要去五金店里翻找一些零件组装成一部汽车’。但凭借着扎实的理论实验基础和顽强的毅力，再加上合作者在压缩照相重构算法方面的有力支持，他们最终得以克服种种困难。”

到2021年秋，团队终于能以较好的可靠性，实现飞秒激光脉冲的超快光场摄像机，并利用它对光速飞行的激光等离子体电离前沿进行表征测量。

然而，对于超快光场摄像机的探索并未结束。因为，为等离子体尾波“拍摄电影”的梦想并未实现。

“也许我们已经找到更好的途径，离目标更近了一些，但仍需要朝着既定方向努力工作。”李政言表示。

来源：华中科技大学官方微信公众号

编辑：高翔、李芊芊

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