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高速摄像机高速相机捕捉到光子轨迹

来源：高速相机高速摄像机英国高速相机英国高速摄像机   日期：2019/8/19 10:51:55    浏览：5351次

每秒299792458米，是光在真空中的传播速度，也是宇宙间一切有静止质量物体运动速度的上限。光子行进的过程如此迅捷，晚上我们打开电灯，整个房间几乎在一瞬间被照亮。捕捉到光子的轨迹是科学家长久以来的梦想，而每秒上亿帧的高速摄像机已经将这一理想变为现实。

高速摄像机使用电荷耦合器件(CCD) 快速存储图像数据。由于CCD空间有限，图像必须存储在CCD的非重叠子区域中，使连续摄像帧数受到限制，增加图像帧数将导致分辨率降低。

近，由西安交通大学光电子专家陈锋（音译）、香港城市大学Lidai Wang领导的研究团队开发了一种压缩采样的技术，使CCD重叠区域也可以存储图像，从而成功克服这一障碍。

通过这种技术，摄像机能够以每秒3.85万亿帧的速率生成包含60张连续图像的胶片，大约每260飞秒就生成一张。在下面这个持续时间仅有30皮秒（1皮秒等于一万亿分之一秒）的视频剪辑中，可以清晰地看到形如鬼魅的光脉冲（红色斑点）穿过透明固体，到达固体边缘（黄色虚线），撞击镜面，又重新反射回固体内部的摄人心魄的一幕。

研究团队还制作了一幅字母A在短短12皮秒内被光子照亮的图像。八种颜色分别代表不同的波长，而四个时间段代表四个不同的激光脉冲。

科学家表示，获取超快和高光谱分辨率的光学图像是测量瞬态物理或化学过程的关键，该技术将为研究固体晶格振动以及强激光脉冲与等离子体相互作用等现象方面提供重要工具。

该研究发表于《物理评论快报》

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