物理学：世界上最快的相机以每秒10万亿帧的速度冻结时间！
万亿帧每秒压缩超快速摄影系统。信用：INRS。
当新技术如此精确以至于其操作规模超出我们的表征能力时会发生什么？例如，INRS使用的激光器在飞秒范围（10 -15 s）内产生超短脉冲，这太短而无法显示。INRS教授和超快成像专家金阳亮表示，虽然有些测量是可能的，但没有什么比这更清晰。他和他的同事，由加州理工学院的Lihong Wang领导，开发了他们所谓的T-CUP：世界上最快的相机，能够每秒捕获10万亿（10 13）帧（图1）。这款新型摄像机实际上可以冻结时间来观察现象，甚至是极慢的运动。
近年来，非线性光学和成像技术创新之间的联系为生物学和物理学中动态现象的微观分析提供了新的高效方法。但是，利用这些方法的潜力，就需要一种方法来记录图像中实时地在非常短的时间分辨率，在单次曝光。
使用当前的成像技术，使用超短激光脉冲进行的测量必须重复多次，这适用于某些类型的惰性样品，但对于其他更脆弱的样品则不可能。例如，激光雕刻玻璃只能容忍一个激光脉冲，留下不到一皮秒的距离来捕获结果。在这种情况下，成像技术必须能够实时捕获整个过程。
压缩超快摄影（CUP）是一个很好的起点。以每秒1000亿帧的速度，这种方法接近但不符合集成飞秒激光器所需的规格。为了改进这一概念，新的T-CUP系统是基于飞秒条纹相机开发的，该相机还采用了在断层摄影等应用中使用的数据采集类型。
飞秒激光脉冲在2.5 Tfps时间聚焦的实时成像。图片来源：梁金阳，朱立人，李宏宏。
“我们知道，仅使用飞秒条纹相机，图像质量就会受到限制，”加州理工学院医学工程与电气工程学院教授，加州理工学院光学成像实验室主任王立宏教授说。“为了改善这一点，我们添加了另一台采集静态图像的相机。结合飞秒条纹相机获得的图像，我们可以使用所谓的Radon变换来获得高质量的图像，同时每秒记录10万亿帧。”
T-CUP创造了实时成像速度的世界纪录，可为生物医学，材料科学和其他应用的新一代显微镜提供动力。该相机代表了一种基本的转变，使得以无与伦比的时间分辨率分析光与物质之间的相互作用成为可能。
第一次使用它时，超快相机通过实时捕获单个飞秒激光脉冲的时间聚焦而开辟了新天地（图2）。该过程记录在以400飞秒间隔拍摄的25帧中，并详细说明了光脉冲的形状，强度和倾斜角度。
“这本身就是一项成就，”这项工作的主要作者梁金阳说，他在进行研究时是COIL的工程师，“但我们已经看到了将速度提高到一千万亿的可能性（10 exp 15 ） 每秒帧数！” 这样的速度肯定会提供对光和物质之间相互作用的尚未检测到的秘密的洞察力。