STAMP снимает видео со скоростью 1 трлн кадров в секунду

Новая технология высокоскоростной цифровой съемки, разработанная в Токийском университете, обеспечивает рекордную частоту кадров — более триллиона в секунду. Изготовленный японскими инженерами прототип камеры превосходит по быстродействию ближайших конкурентов в тысячу раз благодаря использованию исключительно оптических компонентов.

Другая оптическая технология, метод накачки-зондирования, дает даже более высокое быстродействие, но она позволяет получать только один кадр за раз. Это ограничивает ее область применения только легковоспроизводимыми явлениями.

Токийская разработка под названием STAMP (Sequentially Timed All-optical Mapping Photography) впервые дает в руки ученым инструмент для визуальной регистрации ранее неисследованных быстропротекающих процессов, например, лазерного поджига реакции ядерного синтеза или развития возбуждения лазерным импульсом кристаллической решетки — волн атомных колебаний, распространяющихся в материале со скоростью примерно 1/6 c (скорость света).

STAMP расщепляет сверхкороткий импульс на цепочку разноцветных вспышек, сталкивающихся с объектом в быстрой последовательности. Каждая цветная вспышка затем анализируется отдельно, и все они сшиваются в видеоряд.

Изначально, в первой реализации STAMP, которая была описана в журнале Nature Photonics в августе прошлого года, количество кадров, получаемых за один раз, не превышало шести. Сейчас та же команда конструирует камеру, способную регистрировать 25 последовательных изображений. В дальнейшем они рассчитывают довести число кадров до 100.

Поскольку в данном методе исходят из допущения, что все импульсы разного цвета взаимодействуют с отображаемым объектом одинаково, его не рекомендуется применять с образцами, обладающими выраженной дисперсией оптических свойств в рабочем диапазоне частот STAMP.

Но даже с таким ограничениями потенциал данной технологии огромен. Разработчики уже использовали STAMP для визуализации движения электронов и вибраций решетки кристалла ниобата лития, а также для наблюдения создания на стеклянной пластинке под действием фокусированного лазерного луча горячего, быстрорасширяющегося облака плазмы.