La cámara más rápida del mundo dispara a 156,3 billones de fotogramas por segundo

El equipo del profesor Jinyang Liang está avanzando en la velocidad de las imágenes con un nuevo sistema de cámara ultrarrápida.

La búsqueda incansable por superar los límites conocidos no es exclusiva del ámbito deportivo; en el mundo de la investigación, este desafío también está presente y se materializa a través de descubrimientos que parecen sacados de la ciencia ficción. Un ejemplo claro de esta realidad se encuentra en el trabajo del profesor Jinyang Liang y su equipo del Institut National de la Recherche Scientifique (INRS), cuyos avances recientes en el campo de la imagen ultra rápida han sido publicados en la prestigiosa revista Nature Communications.

Un sistema de cámara ultra rápido e innovador

El equipo de investigación, perteneciente al Centro de Investigación en Energía, Materiales y Telecomunicaciones del INRS, ha desarrollado un sistema de cámara ultra rápida capaz de capturar hasta 156.3 billones de fotogramas por segundo. Esta capacidad no solo es impresionante por el número en sí, sino por la precisión con la que se logra captar fenómenos transitorios, como la absorción transitoria en semiconductores y la desmagnetización ultra rápida de aleaciones metálicas. El dispositivo, denominado SCARF (por sus siglas en inglés, swept-coded aperture real-time femtophotography), abre nuevas puertas para el avance del conocimiento en campos tan variados como la física moderna, la biología, la química, la ciencia de materiales y la ingeniería.

Superando los avances

El profesor Liang es reconocido mundialmente como pionero en el ámbito de la imagen ultra rápida. Ya en 2018, fue el desarrollador principal de un importante avance que sentó las bases para el desarrollo de SCARF. Tradicionalmente, los sistemas de cámaras ultra rápidas se basaban en capturar secuencialmente los fotogramas uno a uno, un método que presenta limitaciones cuando se trata de muestras frágiles o fenómenos que no se repiten de la misma manera.

El primer sistema desarrollado por el profesor Liang, conocido como T-CUP (Trillion-frame-per-second compressed ultrafast photography), fue un paso significativo hacia la imagen real en tiempo real de un solo disparo ultra rápido, capaz de adquirir diez billones de fotogramas por segundo. Sin embargo, aún quedaban desafíos por superar, especialmente relacionados con la calidad de los datos y la profundidad de secuencia del campo de visión debido al principio de operación que requería simultáneamente el desplazamiento de la escena y la apertura codificada.

SCARF: Superando los Desafíos

SCARF logra superar estos desafíos gracias a su modalidad de imagen que permite el barrido ultra rápido de una apertura codificada estática sin distorsionar el fenómeno ultra rápido observado. Esto permite codificar la secuencia completa a tasas de hasta 156.3 THz para cada pixel individual en una cámara con dispositivo de carga acoplada (CCD), obteniendo resultados en un solo disparo con tasas de fotogramas y escalas espaciales ajustables tanto en modos de reflexión como de transmisión.

Aplicaciones Diversas y Prometedoras

Las implicaciones de SCARF van más allá del ámbito académico, con potenciales aplicaciones en la observación de fenómenos únicos que son ultra rápidos, no repetibles o difíciles de reproducir, como la mecánica de ondas de choque en células vivas o la materia. Estos avances podrían, en el futuro, contribuir al desarrollo de mejores fármacos y tratamientos médicos.

Además, SCARF promete importantes beneficios económicos. Dos empresas, Axis Photonique y Few-Cycle, ya están colaborando con el equipo del profesor Liang para producir una versión comercializable de este descubrimiento pendiente de patente. Esto representa una excelente oportunidad para Quebec de fortalecer su posición ya envidiable como líder en fotónica.

El trabajo se llevó a cabo en el Laboratorio de Fuente de Luz Láser Avanzada (ALLS) en colaboración con el profesor François Légaré, Director del Centro de Investigación en Energía, Materiales y Telecomunicaciones, y colegas internacionales de Francia y China. Este logro no solo demuestra el poder de la colaboración internacional, sino también el potencial ilimitado de la ciencia para explorar y comprender los fenómenos más rápidos y fugaces de nuestro universo.

Vía inrs.ca