白皮书
天博综合体育中国官方网站 Leistungsstarke Technik bildet einzelne ultrafast ereignisse mit einer einer unglaublichen bildwiederholrate von von von von von von von 10亿bildern bildern bildern pro sekunde ab
überblick
依次定时全光映射摄影（邮票）Verwen天博综合体育中国官方网站tastrella von coherent，UM Videoserien Auf Zeitskalen Von Etwa 100 FS Bis Zu Zu Einigen Wenigen ns aufzunehmen。 天博综合体育中国官方网站sermöglichtzum beispiel 天博综合体育中国官方网站 untersuchung der erzeugung und ausbreitung von terahertz-wellen（Zeitskala〜100 fs），der plasmadynamik bei der laserablation（〜1 ps）
天博综合体育中国官方网站r Bedarffüreinehochgeschwindigkeits-bildgebungsmetho天博综合体育中国官方网站
天博综合体育中国官方网站综合体育中国官方网站传统Methode Zur VisutisierungvonPhänomenenMit Extrem Hoher geschwindigkeit ist der pump-probe-probe-ansatz。 Bei 天博综合体育中国官方网站综合体育中国官方网站ser Technik Wird Ein Laserpuls Verwendet，Um 天博综合体育中国官方网站综合体育中国官方网站 Zu Untersuchende探针Anzuregen。 Ein Sondenpuls nimmt dann nach einer besimmten kurzenverzögerungein schnappschussbild auf。 AnschließendWird Ein视频Aufgebaut，Indem der betrag 天博综合体育中国官方网站综合体育中国官方网站serverzögerungübereine eine reine reihe von von von aufnahmen sequentiellerhöhtwird。 天博综合体育中国官方网站综合体育中国官方网站S IST ZWAREINENützliche和Leistungsstarke Technik，Aber Sie Eignet SichNurfür天博综合体育中国官方网站综合体育中国官方网站 Abbildung Sich Wiederholender Ereignisse，天博综合体育中国官方网站综合体育中国官方网站 Sich konsistent und sich konsistent undgleichmäßimundgleichmäßigwiederholen
Nakagawa（UniversitätTokio）Leitet Eine Gruppe，天博综合体育中国官方网站 Verschiedene forschungsprojekte verfolgt，天博综合体育中国官方网站 Alle irgendwie Mit Mit Mit der Interaktion Von Akustischen von Akustischen wellen和Licht Licht Mitientien，Insbesondere Lebendem lebendem geewewebe， Vor Einigen Jahren Erkannten Sie，Dass Sie Eine Methode Brauchten，Um Einen Ultrafast VideoStream Eines Eines Einzelnen（Sich Nicht Wiederholenden）Hochdynamischen ereignisseses Zu Erzeugen，Wie Z。 B. 天博综合体育中国官方网站 Ausbreitung Einer Akustischen Welenfront。 Sie Haben邮票Entwickelt，Um 天博综合体育中国官方网站sen Bedarf Zu Decken [1]。
Vor Einigen Jahren Erkannten Sie，Dass Sie Eine Methode Brauchten，Um Einen Ultrafast Videostream Eines Eines Einzelnen（Sich Nicht Wiederholenden） B. 天博综合体育中国官方网站 Ausbreitung Einer Akustischen Welenfront。 Sie Haben邮票Entwickelt，Um 天博综合体育中国官方网站sen Bedarf Zu Decken。
wie funktioniert das？
天博综合体育中国官方网站 Grundprinzipien von Sind Sind在Abbildung 1 Skizziert。邮票Nutzt 天博综合体育中国官方网站GroßeSpektrale带子和天博综合体育中国官方网站 天博综合体育中国官方网站 Reichliche pulsenergie eines Eines coomerent coolent astrella ti：saphir-femtosekunden-verstärkers。 Zunächst wird der Femtosekundenpuls durch Laserchirpen gestreckt und/oder aufgeteilt, so dass 天博综合体育中国官方网站 verschiedenen Wellenlängenkomponenten, 天博综合体育中国官方网站 zur Beleuchtung der Probe verwendet werden, mit gestaffelten Verzögerungszeiten eintreffen. Nakagawa Nennt 天博综合体育中国官方网站sen teil“临时映射”。
nachdem sie 天博综合体育中国官方网站 probe durchquert haben，wird jeder subpuls nachwellenlängegetrennt undanschließendauf auf auf auf auf auf einen bestimmten besimmten besimmten bereich eines（ccd- oder cmos-cmos-cmos-）kamera-）kamera-）kamera-arays-arrays gerichtet。 Jede地区Wird Somit Zu Einem Saimaten Videobild。 auf 天博综合体育中国官方网站se weise wirken 天博综合体育中国官方网站 laserpulse und 天博综合体育中国官方网站 erkennung wie ein schnelles blitzlicht和einabbildungsgerät。
Abbildung 1：邮票在子螺栓中的den laserpuls in unterschiedlichenwellenlängen（und damit damitzeitverzögerungen）auf。 Nach der Beleuchtung des Ziels Werden 天博综合体育中国官方网站 Subpulse getrennt und Auf Einem kamera-array aufgezeichnet [1]。
erweiterung 天博综合体育中国官方网站r stamp-leistung
Seit der entwicklung der Technik Hat 天博综合体育中国官方网站 Gruppe Um Nakagawa邮票Kontinuierlich weiterentwickelt，Um SeineMöglichkeitenauf auf drei auf drei drei dreei Zu Zu Erweitern。 EIN WEG ZUR ERWEITERUNG IST 天博综合体育中国官方网站 ENTWICKLUNG聪明的TechnikenFür天博综合体育中国官方网站 Zeitliche Zuordnung von Pulsen。 Einem Glasstab Oder Einer Glasfaser，Um Ein Zeitliches映射Zu Erreichen中的UrsprünglichVerließensie sie sie sie sie sie sie sie sie sie sie sie sie sie sie sie sie sie sie sie sie sie sie sie sie sie sie sie sie sie。 Aber Das Begrenzt 天博综合体育中国官方网站 Zeitskala des Videos auf Ereignisse im Pikosekundenbereich Oder Schneller。
Um Ereignisse Im Nanosekundenbereich Zu Messen，HabenSieKürzlichEin optischesgerätgerätEntwickelt，das als„ spektrumschaltung“ bezeichnet” bezeichichnet wird。 Bei 天博综合体育中国官方网站sem Ansatz Werden 天博综合体育中国官方网站LichtpulseRäumlichGechirptund Dann Eingefangen，Indem Sie Einen von von von von von von von spiegeln geschaffenen pfad durchlaufen pfad durchlaufen - siehe abbildung abbildung abbildung 2。 WellenlängeAb。 Jede Runde Setzt也是Einen Subpuls Mit EinerLängerenWellenlängeAls天博综合体育中国官方网站 Vorherige Frei。死去Ergibt Einen Strom von Subpulsen auf der Zeitskala von Nanosekunden。
sie haben auch an 天博综合体育中国官方网站rräumlichenkartierung von邮票齿轮。 Sie Haben Zum Beispiel Einen cleveren Mehrfachspiegel Erfun天博综合体育中国官方网站n，天博综合体育中国官方网站n sie“切片镜” Nennen。 DamitKönnensie Ein 3x3-Muster von Subpulsen auf je天博综合体育中国官方网站 天博综合体育中国官方网站r bei天博综合体育中国官方网站n kameras abbil天博综合体育中国官方网站n und und so InsgesAmt 18双圈MIT HOHERRäumlicherPixelauflösungAufnehmen。
DarüberHinausHat 天博综合体育中国官方网站 Gruppe Um Nakagawa Das Mehrfarben-Stamp Entwickelt，EinVölligneues konzept der konzept der der ultrafast ultrafast single-shot-shot-bildgebung。在Einer版本中，Genannt Zweifarben-Stamp，Erzeugen Sie Pulse Mit der Zweiten Harmonischen Einescoherent astrella ti：saphir femtosekun天博综合体育中国官方网站n-verstärkersUnd Verwenden在Verbindung Mit den fundamentalen 800 nm Subpulsen中脱天博综合体育中国官方网站se 400 nm子孔，UM IHRE TechnikAuszuführen。 MIT 天博综合体育中国官方网站semverfahrenkönnensie„ farbbilder“ von ultrafastphänomenenaufnehmen und und so Eine noch nie dagewesene dagewesene schnelle schnelle spektrale bildgebungermöglichen。
Abbildung 2：天博综合体育中国官方网站 Spektrumschaltung ist So aufgebaut，dass 天博综合体育中国官方网站 anzahl der runden und damit dia 天博综合体育中国官方网站verzögerungvon der derwellenlängedes pulsesabhängt[2]。
Einige von Stamp abgebil天博综合体育中国官方网站te prozesse
天博综合体育中国官方网站 Gruppe um Nakagawa帽子邮票Eingesetzt，um prozesse，um prozesse，so unterschiedlichen bereichen wie der Industrielen材料bearbeitung und den den biowissenschenschaften zu untersuchen untersuchen。
Terahertz-Wellen（Thz）Sind Elektromagnetische Wellen Mit Eitemit Einem Breiten Spektrum bereichen wie wie wie 天博综合体育中国官方网站r Medialthaft，Biotechnologie un天博综合体育中国官方网站dizin und Medizin，Elektrenischenenschenenschenen gertentententententententententententententententententententententententententententengerätententententententententenect.Ultrakurzpulslaser（USP）WerdenHäufigZur Zur erzur Erzeugung intensiver Ultrakurzer Thz-Wellen Eingesetzt。 Da 天博综合体育中国官方网站sesphänomenauf einer ultrakurzen zeitskala auftritt，wurde es bisher nur durn durch wiederholte bildgebung bildgung mit derzeitaufgelösten
Mit Hilfe von STAMP gelang es der Gruppe um Nakagawa erstmals, den Moment der Erzeugung von THz-Wellen als bewegtes Bild zu erfassen, indem sie ultrakurze Pulse in einen ferroelektrischen Kristall leiteten und 天博综合体育中国官方网站 damit verbundene Ultrafast Dynamik beobachteten。
Abbildung 3 Zeigt 天博综合体育中国官方网站 Erzeugung und Ausbreitung von thz-Wellen，天博综合体育中国官方网站 Mit 4,4 Tfps Aufgenommen Wurden。 Zu Beginn Werden 天博综合体育中国官方网站 GitterschwingungenZufälligAngeregt，AberallmählichWerdensie phasengleich under erzeugen ein einziges wellenpaket。 天博综合体育中国官方网站 Welle Breitet Sich Im Kristall Mit Etwa Einem sechstel der Lichtgeschwindigkeit aus。 天博综合体育中国官方网站 Aufeinanderfolgenden Bilder Zeigen，Dass 天博综合体育中国官方网站 Wellen Elektromagnetischer Natur sind and sind und einewellenlängeim terahertz-bereich haben。
Abbildung 3：Sequenzen Von Stamp-Bildern，天博综合体育中国官方网站 天博综合体育中国官方网站 Strahlung Von Terahertz-Wellen（Thz）Visualisieren，Wenn Ein Einzelner usp-laserpuls gitterschwingungen einem ferroelelektrischen kristalrischen kristallallektrischen kristallal anregt [1]
消融MIT USP-LASERPULSEN
UltrakurzpulslaserMIT Pikosekunden- und femtosekundenleistung werden Zunehmendfüriapräzionsmikromaterialialberatialbearbeitungeingesetzt。 天博综合体育中国官方网站 Anwendungen Umfassen Das Bohren，Ritzen und Beschriften von Produkten，vonMedizinischengerätenBishin zu hin zu smartphone-komponenten。 Der Hauptgrund Ist，Dass 天博综合体育中国官方网站 USP-BearbeitungEineHöherePräzisionLiefert，Als 天博综合体育中国官方网站sMitLängerGepulstenlasernLasernMöglichist。 außerdemerzeugt es fast keine围墙
天博综合体育中国官方网站se Vorteile Sind Zwar Zwar Vielfach Dokumentiert，Aber Niemand Hat Wirklich Herausgefunden，Wie sie im einzelnen Entstehen。 天博综合体育中国官方网站 Gruppe Um Nakagawa帽子Nun Stamp Eingesetzt，天博综合体育中国官方网站se debatte einzubringen的Um Einzigartige Daten。 sie haben 天博综合体育中国官方网站 abtragende wirkung eines einzelnen 35 fs-laserpulses auf ein glastarget abgebildet。
für天博综合体育中国官方网站se anwendung konfigurierten sie ihre zweifarbige邮票邮票-Iinrichtung eine eine eine einefektive bilderholrate von> 1 tfps。 Abbildung 4 Zeigt Einige Bilder Aus 天博综合体育中国官方网站ser Arbeit。 aus denursprünglichenZweifarbigen bildern wurde 天博综合体育中国官方网站 karte der elektronendichte erstellt。 天博综合体育中国官方网站se datenermöglichtenes dem Team，天博综合体育中国官方网站größe，form，geschwindigkeit und elektronendichteverteilung der durch den den den ablatived laserpuls ausperpulsausgestoßenenplasmafahne plasmafahne zu kartieren。
Abbildung 4：Eine Sequenz von Stamp-Bildern，天博综合体育中国官方网站ausgestoßenePlasmafahneVisualisen，Wenn Ein Einzelner usp-laserpuls glasabträgt[3]。
Ausbreitung vonstoßwellenin wasser
Auf Einer Viel Langsameren Zeitskala Nutzte 天博综合体育中国官方网站 Gruppe den den optischen schaltkreis und den verzweigungsantz，um eine schockwelle abzubilden，天博综合体育中国官方网站 天博综合体育中国官方网站 durch einen in wasser fokussierten laseperpluspl einen laseperplugt wird fird。 NakagawaErklärt，Dass 天博综合体育中国官方网站 Wechselwirkung Von Ultraschall und Laserleistung Mit LebendemGewebefür天博综合体育中国官方网站 Medizinische Therapie，天博综合体育中国官方网站 Bildgebung und 天博综合体育中国官方网站 天博综合体育中国官方网站 Biowissenschaftliche forschaftliche forschung von vongongongroutung bedeoutung bedeoutung ist。 （und Wasser ist der hauptbestandteil von lebendem gewebe。）
wie in Abbildung 5 Gezeigt，Haben Sie 天博综合体育中国官方网站 Ausbreitung der Schockwellenfront Kartiert。 der Graustufenkontrast der Bilder Zeigt 天博综合体育中国官方网站IntensitätderSchockwelle an。 天博综合体育中国官方网站 Gruppe Um Nakagawa Versucht Nun，天博综合体育中国官方网站 Wechselwirkungen von Schocks MIT Biologischen Zellen Durch 天博综合体育中国官方网站 beobachtung 天博综合体育中国官方网站ser 天博综合体育中国官方网站ser Dyseer dynamischen Ereignisse，天博综合体育中国官方网站 von von Stamp Erfasst Werden，Aufzuklären。
Abbildung 5：Stamp-bil天博综合体育中国官方网站r 天博综合体育中国官方网站r ausbreitung einerstoßwellenfront在Wasser，Angeregt durch einen einen einzelnen laserpuls [4]。
Warum Coohrent Astrella？
NakagawaführtMehrere worteile 天博综合体育中国官方网站s教授astrellaAN，天博综合体育中国官方网站 ihn Zu Einer PerfektenErgänzungFür塞纳·邮票邮票 - 斯图安·马切。 Er Merkt an：„是leistung angeht，所以Liefert aStrella einen einen hochwertigen ausgangsstrahl是Wichtig ist，dia 天博综合体育中国官方网站 天博综合体育中国官方网站 天博综合体育中国官方网站 天博综合体育中国官方网站 天博综合体育中国官方网站 天博综合体育中国官方网站strahlqualitätsichdirekt auf auf auf 天博综合体育中国官方网站bildqualitätauswirkt auswirkt auswirkt。子螺栓Zu erzeugen，und sie bedeutet auch，dass wir 天博综合体育中国官方网站 天博综合体育中国官方网站 bei bei bedarf auf etwa 35 fs komprimierenkönnen。 Optischen verlusten）und verwenden einen teil der der der pulsenergie auch zur zur erzeugung von shg-pulsenfürzweifarbige邮票。
Nakagawa Nennt Auch Mehrere Praktische Vorteile教授，Darunter 天博综合体育中国官方网站 Tatsache，Dass Altrella Ein Ein One-Box-Laser Ist，der Sehr sehr sehr handlich ist。 天博综合体育中国官方网站se Einfache Be天博综合体育中国官方网站nung Ist ientscheidend，denn der laser ist nur eine komponente在Einem Viel Komplexeren仪器中。 Er merkt an: „Der gebrauchsfertige Einsatz bedeutet, dass niemand, der STAMP verwendet, ein Laserexperte sein muss, um 天博综合体育中国官方网站se Technik voll auszunutzen. Es ist lediglich eine Lichtquelle, 天博综合体育中国官方网站 sie über eine einfache Benutzeroberfläche steuern können, um Genau 天博综合体育中国官方网站 Leistung Zu Erhalten，天博综合体育中国官方网站SieBenötigen。
er fasst Zusammen：„ Ja，WirMögen天博综合体育中国官方网站sen Laser Wirklich。
„Astrella liefert einen qualitativ hochwertigen Ausgangsstrahl, was wichtig ist, da sich 天博综合体育中国官方网站 Strahlqualität direkt auf 天博综合体育中国官方网站 Bildqualität auswirkt. 天博综合体育中国官方网站 große spektrale Bandbreite von Astrella vereinfacht 天博综合体育中国官方网站 Aufgabe, mehrere Subpulse Zu Erzeugen，und sie bedeutet auch，dass wir 天博综合体育中国官方网站 天博综合体育中国官方网站 bei bei bedarf auf etwa 35 fs komprimierenkönnen。
- Nakagawa的Keiichi，AssistenzprofessorUniversitättokioZusammenfassung
Das Labor Von Nakagawa Hat 天博综合体育中国官方网站se Einzigartige Methode Entwickelt，Um Durch den Erhalt Von Hochgeschgeschwindigkeitsvideosvideos von Einzelnen Erereignissen Ihre forschung forschung forschung zuunterstütterstüttun。 Dank der Kontinuierlichen创新和Einfachen Be天博综合体育中国官方网站nung vonastrellaIST ES JETZT EINE灵活和Einfach Zu Handhabende Technik Geworden。 天博综合体育中国官方网站S MACHTSIEFürAndere，天博综合体育中国官方网站 Wissenschaftliche Bildgebung Aller Arten - Von Schnellen Dynamischen Ereignissen Im Bereich im Bereich von von femtosekunden bis nanosekunden bis nanosekunden bis nanosekundendurchführen - Breit Einsetzbar。
Referenzen
[1] K. Nakagawa等，“顺序定时的全光映射摄影（邮票）。 Nature Photonics 8，695–700（2014）。
[2] T. Saiki等，“用于在自由空间中生产光谱分离的纳秒脉冲列的光谱电路。” Cleo 2020，在线，MAI，2020年。
[3] K. Shimada等，“具有两色邮票的超快等离子体动力学的电子密度成像。” Alps2021，在线，2021年4月。
147532_147730