近日，来自瑞典哥德堡大学（University of Gothenburg）的研究团队宣布开发出世界上最快的单发激光相机之一，它能够以每秒125亿张图像的创纪录速度生成和制作视频，比当今最现代化的燃烧诊断设备至少快1000倍，创造了一个新的“速度奇迹”。

据介绍，这一突破使得研究人员能够以以前从未实现过的时间分辨率来展示阐述燃烧反应过程，对研究碳氢化合物的闪电式快速燃烧过程具有重要意义。相关研究成果发表于《光：科学与应用》（Light： Science ＆ Applications）杂志上。

每秒125亿张图像高速过程

在不同条件下燃烧的材料会发生什么？为了研究这类问题，研究人员使用激光相机在二维层中拍摄材料，这一操作过程被称为“单次激光片压缩超快摄影”（LS CUP）。通过用短激光束脉冲照射样品表面，就可以拍摄各种化学和物理反应的序列。而通过从侧面观察样品，他们能够观察到随着随时间和空间变化的反应和排放。

利用LS－CUP技术，研究人员们探究了各种碳氢化合物的燃烧。哥德堡大学的研究人员Yogeshwar Nath Mishra指出：“拍摄的照片越多，我们就越能准确地了解事件的发展过程。碳氢化合物燃料燃烧的过程中会产生纳米大小的煤烟颗粒、各种光现象和多环芳烃（PAH），这些对环境都是有害的。”

寿命极短的煤烟颗粒

来自碳氢化合物的烟尘颗粒构成了星际空间中70％的材料，也是应用于电子和能源领域的关键纳米材料之一。煤烟颗粒和芳香烃的一个特点是，它们的寿命非常短——燃烧时寿命以纳秒计算，反应极快且不会重复。

要研究这种复杂多变的快速燃烧过程，就需要有用的新方法来快速捕捉图像。让人庆幸的是，研究人员现在已经用新型激光相机实现了这一点。

可应用于广泛的研究领域

“以往，相机每秒只能拍摄几百万张图像，而且问题漏洞频出。制作不同类型燃烧的二维图像则需要重复的激光脉冲，当激光增加能量时，这会影响燃烧温度。”

相比之下，上述的新型激光相机用一个激光脉冲就能拍出独特的照片，其成像速度高达每秒100亿张，可以很轻易地在粒子的整个生命周期内观察所有类型的激光诱导信号。其应用范围远远超出燃烧方面的研究，可广泛用于物理、化学、生物和医学、能源和环境研究。

据悉，除了此次突破之外，此前不少团队也曾带来过这种成像速度方面的突破：

2018年10月，美国加州理工学院的科学家们宣布开发出当时世界上最快的相机T－CUP（压缩超快速摄影），它可以每秒捕获10万亿帧，创造了实时成像速度的世界纪录，这使得“时间冻结”和在极慢的运动中捕获、观察光线成为可能，并可以为生物医学、材料科学和其他应用的新一代显微镜提供动力。

2022年11月，华中科技大学光学与电子信息学院教授李政言及其团队，通过获取光场相位信息，实现了256万亿帧/秒的拍照帧率，借此造出当时据称是世界上最快的光场摄像机之一。