「西安交通大学」强！西安交大科研成果入选2019年度中国光学十大进展 |技术|2019你为谁骄傲|物理|

近日，中国激光杂志社发布“2019年度中国光学十大进展”（第十五届）。西安交大电信学部陈烽教授团队与其合作者提出的压缩超快时间光谱成像术被评为“2019中国光学十大进展”之一。

本文插图

技术简介

这种新型的“压缩超快时间光谱成像术”（CUST），在帧率、帧数和精细光谱成像等方面突破了现有超快成像技术的局限。
该技术是探知各种未知瞬态过程的一项关键核心技术，如化学反应过程中原子的运动、超短激光脉冲作用材料时发生的瞬态非线性过程等。
超快压缩成像通过对飞秒激光进行数字编码，并在时间和光谱维度上进行压缩和解压缩，从而能够同时实现高速度、高帧数以及高光谱分辨率。
超快压缩成像的超高帧率可以达到3.85THz（1THz=1012Hz），和亚纳米级超高光谱分辨率。研究人员通过这种超快压缩成像技术实时记录了飞秒激光脉冲的传播、反射以及自聚焦等持续时间达到33皮秒的超快物理过程。
该成果使得长时间、宽光谱地记录飞秒影像成为可能，将推动更多涉及超快过程的极端物理、化学、材料和生物学的研究。

本文插图

什么是超快压缩成像？

超快压缩成像的基本原理是飞秒激光时间—光谱相互耦合原理，它的实现主要是通过三个关键步骤：
步骤1：
利用飞秒激光丰富的频率成分，通过色散将不同的波长在时域上拉伸，形成一个叫做“啁啾脉冲”的高速时间序列。
步骤2：
这个拉伸的时间序列与测量的瞬态过程进行相互作用。这样，不同的波长成分就可以记录超快过程不同的时间信息。
步骤3：
对这一时间序列进行二维的空间编码，并利用色散将不同的光谱信息压缩在一个二维平面上并采用CCD采集，最终利用算法将一幅二维的CCD图像重建成具有空间和时间维度的多幅超快图像。