一种光谱分辨压缩超快成像(HCUP)新技术,

在通常的光学成像中,超快光学成像技术只能获得空间-时间信息,高光谱成像技术只能获得空间-光谱信息,而时间分辨光谱技术只能获得光谱-时间信息。为能够在单次曝光下同时获取高空间、时间和光谱信息,张诗按研究员和孙真荣教授团队发展了一种光谱分辨压缩超快成像(HCUP)新技术,该成像技术不但具有超快的时间分辨能力,同时还能够拍摄光谱信息。

HCUP基于压缩感知理论的计算成像方法,通过对动态目标进行空间编码、数据压缩和计算解码,最终还原出原始动态目标的空间,时间和光谱信息。其成像帧率可以达到5x1011帧/秒,横向和纵向空间分辨率分别为1.26线对/毫米和1.41线对/毫米,不同帧频之间光谱间隔为1.72 nm。

基于HCUP系统,研究人员首次在空间、时间和光谱维度上成功测量了啁啾皮秒激光脉冲和光致发光动力学过程,如图1(c)和1(d)所示。

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图1、(a)HCUP原理图;(b)HCUP实验示意图;(c)啁啾皮秒激光脉冲时间-空间-光谱测量;(d)光致发光动力学过程时间-空间-光谱测量。其中,图(c)和(d)横坐标代表光谱,纵坐标代表时间。

HCUP把光学成像从传统空间-时间或者空间-光谱信息获取突破拓展到空间-时间-光谱信息获取,为探索极端条件下新的科学现象及规律提供了强有力的技术支撑,有望促进科学研究和相关产业的进一步发展。



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