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在日常生活中,電影幀率一般為24幀/秒,人眼能識別的流暢視頻幀率為25幀/秒,最高可以達到120幀/秒,僅能滿足人眼視覺暫留效應(yīng)的要求。而華科團隊造出世界最快光場攝像機,幀率為256萬億幀/秒!記錄的是光速飛行的超快激光脈沖在各類物質(zhì)“賽道”上奔跑的過程,可觀測飛秒(10的負15次方秒)時間尺度內(nèi)發(fā)生的事件,所需的幀率在萬億幀/秒量級。分解魔術(shù)更是秒殺。
面向高能量密度物理、強場物理等前沿科學(xué)和能源、國防等需求,中國、歐洲和美國都已建設(shè)了一批超大能量脈沖激光裝置。這類裝置巨大的光束口徑,導(dǎo)致激光脈沖光場存在復(fù)雜的時空耦合,需要先進的光場時空診斷設(shè)備,引導(dǎo)激光裝置進行優(yōu)化,并為物理實驗的理論分析和數(shù)值仿真,提供初始輸入激光信息。
在工業(yè)應(yīng)用上,通過安裝超快光場攝像機模塊,有望讓激光精密加工設(shè)備長出一只“眼睛”,通過實時采集探針光信號、以及觀測材料超快時間尺度相應(yīng),來對加工工藝做出動態(tài)優(yōu)化。
最近幾十年來,人類盡管在超快光學(xué)領(lǐng)域發(fā)明了大量時間分辨測量技術(shù),但多數(shù)方法主要測量不同時刻下某個物理量的演化,普遍缺少空間分辨能力;要么得讓激光脈沖的“賽馬”多次跑過物質(zhì)“賽道”進行重復(fù)測量。
而李政言團隊的超快光場攝像機,只需激光脈沖一次性地作用于物質(zhì),它記錄的是光速飛行的激光脈沖通過某個特定位置時,位于這一位置光場的二維空間分布。這樣,人們就能一次性得到激光脈沖三維時空分布的“電影”。
李政言表示,下一步,將進一步完善超快光場攝像機技術(shù),并與領(lǐng)域內(nèi)專家展開更多合作。尤其是在大型激光科學(xué)裝置上,期待能研發(fā)出一種實用的、小型化的超快激光光場時空表征儀器。在工業(yè)應(yīng)用方面,為未來的超快激光加工設(shè)備配備一雙“眼睛”,實現(xiàn)基于材料特性實時觀測的智能加工。
這是華中科技大學(xué)光學(xué)與電子信息學(xué)院在光學(xué)領(lǐng)域的又一重大突破!
