物理學：世界上最快的相機以每秒10萬億幀的速度凍結時間！
萬億幀每秒壓縮超快速攝影系統。信用：INRS。
當新技術如此精確以至於其操作規模超出我們的表徵能力時會發生什麼？例如，INRS使用的激光器在飛秒範圍（10 -15 s）內產生超短脈衝，這太短而無法顯示。INRS教授和超快成像專家金陽亮表示，雖然有些測量是可能的，但沒有什麼比這更清晰。他和他的同事，由加州理工學院的Lihong Wang領導，開發了他們所謂的T-CUP：世界上最快的相機，能夠每秒捕獲10萬億（10 13）幀（圖1）。這款新型攝像機實際上可以凍結時間來觀察現象，甚至是極慢的運動。
近年來，非線性光學和成像技術創新之間的聯繫為生物學和物理學中動態現象的微觀分析提供了新的高效方法。但是，利用這些方法的潛力，就需要一種方法來記錄圖像中實時地在非常短的時間分辨率，在單次曝光。
使用當前的成像技術，使用超短激光脈衝進行的測量必須重複多次，這適用於某些類型的惰性樣品，但對於其他更脆弱的樣品則不可能。例如，激光雕刻玻璃只能容忍一個激光脈衝，留下不到一皮秒的距離來捕獲結果。在這種情況下，成像技術必須能夠實時捕獲整個過程。
壓縮超快攝影（CUP）是一個很好的起點。以每秒1000億幀的速度，這種方法接近但不符合集成飛秒激光器所需的規格。為了改進這一概念，新的T-CUP系統是基於飛秒條紋相機開發的，該相機還採用了在斷層攝影等應用中使用的數據採集類型。
飛秒激光脈衝在2.5 Tfps時間聚焦的實時成像。圖片來源：梁金陽，朱立人，李宏宏。
“我們知道，僅使用飛秒條紋相機，圖像質量就會受到限制，”加州理工學院醫學工程與電氣工程學院教授，加州理工學院光學成像實驗室主任王立宏教授說。“為了改善這一點，我們添加了另一臺採集靜態圖像的相機。結合飛秒條紋相機獲得的圖像，我們可以使用所謂的Radon變換來獲得高質量的圖像，同時每秒記錄10萬億幀。”
T-CUP創造了實時成像速度的世界紀錄，可為生物醫學，材料科學和其他應用的新一代顯微鏡提供動力。該相機代表了一種基本的轉變，使得以無與倫比的時間分辨率分析光與物質之間的相互作用成為可能。
第一次使用它時，超快相機通過實時捕獲單個飛秒激光脈衝的時間聚焦而開闢了新天地（圖2）。該過程記錄在以400飛秒間隔拍攝的25幀中，並詳細說明了光脈衝的形狀，強度和傾斜角度。
“這本身就是一項成就，”這項工作的主要作者梁金陽說，他在進行研究時是COIL的工程師，“但我們已經看到了將速度提高到一千萬億的可能性（10 exp 15 ） 每秒幀數！” 這樣的速度肯定會提供對光和物質之間相互作用的尚未檢測到的秘密的洞察力。
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