深圳大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)出15萬(wàn)億幅/秒的全光超快高時(shí)空分辨成像系統(tǒng)
高速攝影機(jī)具有快速連續(xù)拍照的特點(diǎn),從而可以用來(lái)觀測(cè)諸多超快動(dòng)態(tài)現(xiàn)象,例如精密加工和制造過(guò)程的飛秒激光燒蝕、核聚變過(guò)程的快點(diǎn)火、活體細(xì)胞中的沖擊波相互作用過(guò)程以及各種化學(xué)反應(yīng)等等。想要對(duì)微小的超快動(dòng)態(tài)過(guò)程成像,要求高速攝影機(jī)具備高的攝影頻率與空間分辨率。然而,當(dāng)前已有的單次多幅超快成像技術(shù)存在著攝影頻率、空間分辨率等各個(gè)參數(shù)之間相互制約的瓶頸。 深圳大學(xué)李景鎮(zhèn)/徐世祥教授團(tuán)隊(duì)最近研發(fā)出了一種具有高時(shí)空分辨率和高攝影頻率的全光超快成像系統(tǒng)。這是一種全光的技術(shù),成像過(guò)程沒(méi)有任何運(yùn)動(dòng)原器件,因此成像速度可以不受機(jī)械或電動(dòng)掃描帶來(lái)的瓶頸限制。 該團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)基于一組光參量放大器。這種放大器包含一非線性光學(xué)晶體,它可以在一強(qiáng)高頻光泵浦(泵浦光)下,對(duì)另一弱的低頻光(信號(hào)光)的信息進(jìn)行光學(xué)放大,同時(shí)還能將信號(hào)光信息傳遞給另一新產(chǎn)生的低頻光(閑頻光),即具有像轉(zhuǎn)換器的作用。由于閑頻光只有當(dāng)泵浦光和信號(hào)光在時(shí)間重疊的時(shí)候才發(fā)生,因此,泵浦光選用超短脈沖可以發(fā)揮成像快門作用。將光參量放大器設(shè)計(jì)在非共線工作模式,可實(shí)現(xiàn)閑頻光與信號(hào)光和泵浦光的空間分離。 圖1.成像系統(tǒng)的原理圖。 采樣脈沖(The sampling)照射目標(biāo)物體,經(jīng)過(guò)4個(gè)光學(xué)成像轉(zhuǎn)換器(OIC),即非共線光參量放大器。當(dāng)泵浦光脈沖(標(biāo)記為“Trigger”)入射OPA時(shí),產(chǎn)生閑頻光(標(biāo)記為“Recorded”)。在泵浦光脈沖之間引入延遲,可以通過(guò)使用傳統(tǒng)的CCD相機(jī)拍攝閑頻光來(lái)獲取時(shí)序多幅圖像。 |