Teamet av professor Jinyang Liang, specialist på ultrasnabb bildbehandling vid Institut national de la recherche scientifique (INRS), i samarbete med ett internationellt team av forskare, har utvecklat den snabbaste kameran i världen som kan spela in fotoner i ultraviolett (UV) intervall i realtid. Denna originalforskning finns på framsidan av tidningens tionde nummer Laser &fotonik recensioner .

Komprimerad ultrasnabb fotografering (CUP) fångar hela processen i realtid och oöverträffad upplösning med bara ett klick. Den rumsliga och tidsmässiga informationen komprimeras först till en bild och sedan, med hjälp av en rekonstruktionsalgoritm, det konverteras till en video.

Utvecklar ett kompakt instrument för UV

Tills nu, denna teknik var begränsad till synliga och nära infraröda våglängder, och därmed till en specifik kategori av fysiska händelser. "Många fenomen som förekommer på mycket korta tidsskalor sker också i en mycket liten rumslig skala. För att se dem, du måste känna av kortare våglängder. Att göra detta i UV- eller till och med röntgenområden är ett anmärkningsvärt steg mot detta mål, "säger Jinyang Liang, som ledde studien.

Att spela in i detta nya våglängdsintervall och utveckla tekniken till en användarvänlig produkt, forskare utformade ett kompakt UV-CUP-system med Christian Yves Côté från Axis Photonique Inc. via ett samarbete mellan akademin och industrin. Det nya systemet har en mönstrad fotokatod, som används för att samtidigt upptäcka och koda svart ljus. "Som en vanlig kamera, vår teknik är passiv. Det producerar inte ljus; den tar emot den. Därför, vår fotokatod måste vara känslig för de fotoner som avges som UV -ljus. Denna design gör vår teknik till ett fristående system som enkelt kan integreras i olika experimentella plattformar, "säger Jinyang Liang, som har bidragit till utvecklingen av CUP sedan sin doktorsexamen.

Liang arbetade med François Légaré, också en INRS -professor, för att generera och ta bilder av UV -pulser vid laboratoriet Advanced Laser Light Source (ALLS).

Dela upp återuppbyggnadsproblemet

"Att ta bilden är bara den första halvan av jobbet, "säger Jinyang Liang." Det måste också rekonstrueras. "För att göra detta, forskarna utvecklade en ny algoritm, mer effektiv än standardalgoritmer, via deras samarbete med Boston University. Dess styrka kommer från en arbetsfördelning. "I stället för att lösa återuppbyggnadsproblemet som en klump, algoritmen delar rekonstruktionen i mindre problem som den hanterar individuellt, "förklarar professor Liang.

Med innovationerna inom både hårdvara och programvara, UV-CUP har en bildhastighet på 0,5 biljoner bilder per sekund. Den producerar videor med 1500 bildrutor i stort format. Som en ljushastighetsbildare, UV-CUP ser flygande UV-fotoner i realtid. "Det fascinerar mig alltid när du kan se det snabbaste objektet i universum i så stor detalj, "säger Yingming Lai, en masterstudent på INRS och författaren till artikeln.

Enheten som utvecklats genom detta internationella samarbete kommer att skickas till forskningslaboratoriet SOLEIL Synchrotron i Frankrike för att visualisera fysiska fenomen. Det kan fånga laser-plasma generation, ett fenomen som är väsentligt för att härleda vissa egenskaper hos material, och UV -fluorescens, vilket är viktigt vid medicinsk bildbehandling för att identifiera biomarkörer kopplade till sjukdomar.