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俄研制新型全息数码相机:每秒拍摄20万亿次

导读: 为揭示微观世界的某些连续物理变化和生命活动,俄罗斯研究人员最新研制出一种每秒拍摄20万亿次、可立体显示被研究对象动态的全息数码相机。

为揭示微观世界的某些连续物理变化和生命活动,俄罗斯研究人员最新研制出一种每秒拍摄20万亿次、可立体显示被研究对象动态的全息数码相机。

全息摄影是指当某种光波透射一个物体或被其反射后,记录透射及反射光中所有光波振幅和相位的照相技术。在用信息技术对有用的光波信息进行编码和不同视角的影像重建后,可在需要时显现被拍摄物的三维立体图像。

俄罗斯圣彼得堡国立信息技术、机械与光学大学的研究者在美国《应用物理通讯》上报告说,物体燃烧时迸发的火星、生物细胞受刺激后产生的位移,均是持续时间仅为纳秒(十亿分之一秒)级的现象。尽管借助飞秒(千万亿分之一秒)激光脉冲扫描可观察这种瞬间现象,但却难以获得显示其连续变化的立体图像。

为解决这一问题,该校研究人员制作出一种用飞秒激光脉冲每秒扫描拍摄20万亿次的全息数码相机。该装置所发射的激光会通过分光器转变成3束脉冲式激光,其中A束激光强度最高,能加热并激发被研究物的分子;B束激光会接着从另一个方向穿透被研究物,并在该物质的原子上发生散射,这种散射光被称为物光;C束激光则作为参考光从被研究物近旁掠过。此后,物光和参考光会在记录介质上发生光波叠加并生成干涉条纹图。

俄研究人员借助计算机对这种图像进行加工和解读,对比物光和参考光抵达记录介质的路程差值后,确定了物光中所包含的所有光波振幅和相位信息。依据超高频拍摄所获得的这些连贯信息,便可生成反映被研究物连续变化的三维立体图像。

参与研究的工程师奇佩金介绍,科研小组用这种数码相机发射的激光脉冲,激发物体燃烧时的火星并成功拍下了火星迸发轨迹的全息立体图像。该专家还认为,在对上述飞秒激光的强度和脉冲持续时间进行调整后,有望用这种相机拍摄到生物细胞、病毒的动态变化。此外,这项技术还为观察与电子能量变化相关的电子跃迁提供了新思路。

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