每秒4萬億幀！高速攝像機下的光子形如鬼魅！

每秒299792458米，是光在真空中的傳播速度，也是宇宙間一切有靜止質量物體運動速度的上限。光子行進的過程如此迅捷，晚上我們打開電燈，整個房間幾乎在一瞬間被照亮。捕捉到光子的軌跡是科學家長久以來的夢想，而每秒上億幀的高速攝像機已經將這一理想變為現實。

高速攝像機使用電荷耦合器件(CCD) 快速存儲圖像數據。由於CCD空間有限，圖像必須存儲在CCD的非重疊子區域中，使連續攝像幀數受到限制，增加圖像幀數將導致解析度降低。

最近，由西安交通大學光電子專家陳鋒（音譯）、香港城市大學Lidai Wang領導的研究團隊開發了一種壓縮採樣的技術，使CCD重疊區域也可以存儲圖像，從而成功克服這一障礙。

通過這種技術，攝像機能夠以每秒3.85萬億幀的速率生成包含60張連續圖像的膠片，大約每260飛秒就生成一張。在下面這個持續時間僅有30皮秒（1皮秒等於一萬億分之一秒）的視頻剪輯中，可以清晰地看到形如鬼魅的光脈衝（紅色斑點）穿過透明固體，到達固體邊緣（黃色虛線），撞擊鏡面，又重新反射回固體內部的攝人心魄的一幕。

研究團隊還製作了一幅字母A在短短12皮秒內被光子照亮的圖像。八種顏色分別代表不同的波長，而四個時間段代表四個不同的激光脈衝。

科學家表示，獲取超快和高光譜解析度的光學圖像是測量瞬態物理或化學過程的關鍵，該技術將為研究固體晶格振動以及強激光脈衝與等離子體相互作用等現象方面提供重要工具。

該研究發表於《物理評論快報》

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