新華社莫斯科7月12日電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製出一種每秒拍攝20萬億次、可立體顯示被研究物件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後, 記錄透射及反射光中所有光波振幅和相位的照相技術。 在用資訊技術對有用的光波資訊進行編碼和不同視角的影像重建後, 可在需要時顯現被拍攝物的三維立體圖像。
俄羅斯聖彼德堡國立資訊技術、機械與光學大學的研究者在美國《應用物理通訊》上報告說,
為解決這一問題, 該校研究人員製作出一種用飛秒雷射脈衝每秒掃描拍攝20萬億次的全息數碼相機。 該裝置所發射的鐳射會通過分光器轉變成3束脈衝式鐳射, 其中A束鐳射強度最高, 能加熱並激發被研究物的分子;B束鐳射會接著從另一個方向穿透被研究物, 並在該物質的原子上發生散射, 這種散射光被稱為物光;C束鐳射則作為參考光從被研究物近旁掠過。 此後, 物光和參考光會在記錄介質上發生光波疊加並生成干涉條紋圖。
俄研究人員借助電腦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後, 確定了物光中所包含的所有光波振幅和相位資訊。 依據超高頻拍攝所獲得的這些連貫資訊, 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雷射脈衝, 激發物體燃燒時的火星並成功拍下了火星迸發軌跡的全息立體圖像。 該專家還認為, 在對上述飛秒鐳射的強度和脈衝持續時間進行調整後, 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。