Новый метод сжатой спектрально-временной когерентной модуляции позволяет записывать фемтосекундные процессы за один снимок. Рассказываем, как работает технология и какие эксперименты с плазмой и кристаллами провели ученые для ее проверки.
Международная исследовательская группа под руководством Юньхуа Яо из Восточно-китайского педагогического университета представила революционный метод визуализации, позволяющий с беспрецедентной точностью фиксировать сверхбыстрые события в микромире. Разработка, описанная в журнале Optica, открывает новые горизонты для физики, химии, биологии и материаловедения.
Многие фундаментальные процессы — от химических реакций до движения электронов — происходят за фемтосекунды. Ранее существующие методы позволяли регистрировать лишь изменения интенсивности света, упуская важную фазовую информацию, которая описывает, как свет преломляется и меняет скорость при прохождении через вещество. Новый подход, получивший название сжатая спектрально-временная когерентная модуляция фемтосекундной визуализации (CST-CMFI), позволяет одновременно фиксировать и интенсивность, и фазу света. Это дает возможность получить полную картину эволюции объекта в сверхбыстром масштабе времени.
Система использует сложный частотно-модулированный лазерный импульс, в котором разные длины волн приходят в разное время. Это позволяет «закодировать» время в спектре света. Когда такой импульс взаимодействует с изучаемым процессом, рассеянный свет несет в себе информацию о пространственной структуре, спектре и фазе. Затем с помощью когерентной модуляции и дисперсионного кодирования все эти данные сжимаются в одно изображение. На последнем этапе нейронная сеть, работающая на основе физических принципов, обрабатывает полученную информацию, разделяя длины волн и восстанавливая полную последовательность кадров. Фактически, ученые получают сверхбыстрый «видеоролик», записанный всего за один «снимок».
Источник: hi-tech.mail.ru