快速摄影;测量光波;光子计数。
快速摄影
加州理工学院开发了一种高速摄像机拍摄透明物体的照片．
这项技术被称为相敏压缩超快摄影(pCUP)，每秒可以拍摄多达1万亿张透明物体的照片。加州理工学院的这项技术可能被用于多种应用，比如拍摄冲击波和大脑神经元的照片。
超快摄影正在兴起。去年，加州理工学院和加拿大国家科学研究所(INRS)开发了世界上最快的相机。这种名为T-CUP的相机能够每秒捕捉10万亿帧。
相敏成像并不新鲜。它被用于生物显微镜，光学计量学和天文学。
在一个新的转变中，加州理工学院将相敏暗场成像与压缩超快摄影(CUP)结合起来。这就产生了一种叫做pCUP的技术。
加州理工学院的研究人员在科技期刊《科学进展》(Science Advances)上表示:“CUP基于压缩传感理论和条纹相机技术，以1000亿帧/秒(Gfps)的速度实现每个事件高达350帧的单次拍摄超快成像。”“由于CUP是被动探测器，它可以与许多光学成像系统耦合。”
通过pCUP，加州理工学院克服了这些限制。该技术由暗场显微镜和无损编码CUP检测系统组成。研究人员表示，这反过来可以成像相位信号，其噪声等效灵敏度为3 mrad，速度为1万亿帧/秒(Tfps)。
研究人员还演示了这项技术。他们从浸油中的透明珠子中成像相位信号。此外，该技术还用于对晶体中产生的相位信号进行成像。最后，它被用来成像水中的冲击波。
在未来，脑细胞中的神经元活动是一个潜在的应用领域。“当信号在神经元中传递时，我们希望看到神经纤维有一分钟的扩张。如果我们有一个神经元网络，也许我们可以实时看到它们的交流，”加州理工学院教授王立宏说。
测量光波
LMU，马克斯普朗克研究所和维也纳理工大学已经开发了一种技术测量激光光波的形状。
激光应用于各种各样的领域。例如，自由电子激光器(FEL)通过长磁性结构发射电子。FEL是可调的，在各种频率范围内。它们被用于高级光谱学和其他应用。
激光也有短光脉冲。高精度测量激光光波的形状是至关重要的。但这通常是复杂的，需要一个大型的实验装置。
测量红外激光脉冲的一种方法是使用x射线范围内的波长。气体通过红外线和x射线脉冲发射。“x射线脉冲电离单个原子，电子被释放出来，然后被红外激光脉冲的电场加速，”维也纳理工大学的官员说。“电子的运动被记录下来，如果在两个脉冲之间进行不同时移的多次实验，红外激光脉冲的形状最终可以被重建。”
有一种更简单的方法——用一个小晶体就可以做到。
这个想法是测量固体中的光脉冲。首先，研究人员获得了氧化硅的微小晶体。这些晶体被两种不同的激光脉冲击中。
第一个脉冲是需要测量的。这个脉冲的波长可以从紫外到红外范围。
这个脉冲被发射并穿透晶体，接着是第二个脉冲。“第二脉冲非常强，材料中的非线性效应可以改变电子的能量状态，使它们变得可移动。这发生在一个非常特定的时间点，可以非常精确地调整和控制，”维也纳理工大学的Joachim Burgdörfer解释说。
“一旦电子可以穿过晶体，它们就会被第一束的电场加速。这就产生了直接在晶体上测量的电流。这个信号包含了关于光脉冲形状的精确信息，”TU Wien说。
光子计数
美国国家标准与技术研究所(NIST)已经发布了新的方法来测量单光子探测器的效率．
这是为spd提供正式校准服务的前奏。spd被用于各种应用，包括证明光子的存在，单光子干涉等。
NIST物理学家Thomas Gerrits说:“这是实现量子标准的第一步——我们开发了一种工具来验证未来的单光子探测标准。”“目前还没有标准，但包括NIST在内的许多国家计量研究所正在研究这个问题。
Gerrits说:“以前有关于这个主题的期刊论文，但我们进行了深入的不确定性分析，并详细描述了我们是如何进行测试的。”“目的是为我们计划中的校正服务提供参考。”
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