俄制成每秒拍攝20萬億次的全息數碼相機

為揭示微觀世界的某些連續物理變化和生命活動，俄羅斯研究人員最新研制出一種每秒拍攝20萬億次、可立體顯示被研究對象動態的全息數碼相機。

全息攝影是指當某種光波透射一個物體或被其反射后，記錄透射及反射光中所有光波振幅和相位的照相技術。在用信息技術對有用的光波信息進行編碼和不同視角的影像重建后，可在需要時顯現被拍攝物的三維立體圖像。

俄羅斯圣彼得堡國立信息技術、機械與光學大學的研究者在美國《應用物理通訊》上報告說，物體燃燒時迸發的火星、生物細胞受刺激后產生的位移，均是持續時間僅為納秒(十億分之一秒)級的現象。盡管借助飛秒(千萬億分之一秒)激光脈沖掃描可觀察這種瞬間現象，但卻難以獲得顯示其連續變化的立體圖像。

為解決這一問題，該校研究人員制作出一種用飛秒激光脈沖每秒掃描拍攝20萬億次的全息數碼相機。該裝置所發射的激光會通過分光器轉變成3束脈沖式激光，其中A束激光強度最高，能加熱并激發被研究物的分子；B束激光會接著從另一個方向穿透被研究物，并在該物質的原子上發生散射，這種散射光被稱為物光；C束激光則作為參考光從被研究物近旁掠過。此后，物光和參考光會在記錄介質上發生光波疊加并生成干涉條紋圖。

俄研究人員借助計算機對這種圖像進行加工和解讀，對比物光和參考光抵達記錄介質的路程差值后，確定了物光中所包含的所有光波振幅和相位信息。依據超高頻拍攝所獲得的這些連貫信息，便可生成反映被研究物連續變化的三維立體圖像。

參與研究的工程師奇佩金介紹，科研小組用這種數碼相機發射的激光脈沖，激發物體燃燒時的火星并成功拍下了火星迸發軌跡的全息立體圖像。該專家還認為，在對上述飛秒激光的強度和脈沖持續時間進行調整后，有望用這種相機拍攝到生物細胞、病毒的動態變化。此外，這項技術還為觀察與電子能量變化相關的電子躍遷提供了新思路。