科学家实现每秒20亿帧激光追踪成像

10月25日，科学家Brian Haidet在其YouTube频道“AlphaPhoenix”发布了一项关于高速成像的实验成果，展示了一款能够以每秒20亿帧速度记录激光运动的实验性相机。该装置可清晰捕捉光束在镜面间以光速传播的轨迹，呈现出通常无法用肉眼观察到的光学现象。

这项技术的核心被称为“单像素相机”，是此前每秒10亿帧相机的升级版本。其独特之处在于，设备每次仅采集一个像素的信息。整个系统由云台控制的反射镜组、两根导光管道、简易镜头、光传感器以及运行Python编写的控制程序构成。

当设备对准激光源时，可通过极高的时间分辨率记录光的行进过程。据演示者介绍，在所拍摄的画面中，每一帧之间光前进的距离约为15厘米。这意味着在连续帧之间，光的位移被精确分解，从而得以可视化其接近极限速度的运动状态。

由于在常规条件下制造真正能实现每秒20亿帧拍摄的传统传感器极为困难，研究者采用了替代性策略——逐像素扫描并重建图像。具体方法是通过控制系统按序采集每个像素点的时间序列数据，随后将大量单像素视频同步拼接，最终合成一段看似完整的动态影像。

尽管这一方式并非传统意义上的高速摄像，但其效果在视觉呈现上具有高度还原性。该方案的优势在于大幅降低了硬件要求和整体成本，同时仍能实现接近理想状态的观测结果，为超高速光学现象的研究提供了一种可行且经济的技术路径。