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70 000 milliards d’images par seconde : la plus ultrarapide des caméras
Pour l’anecdote personnelle, le Guru aurait dû publier 5 magnifiques articles hier, qu’il avait mis 20 heures à rédiger et qui ont disparu suite à une panne de disque dur, juste avant de les sauvegarder sur la toile… Dans la nuit suivante, il put redescendre une sauvegarde de son système, mais datant d’il y a 5 jours. Tout cela pour justifier, s’il le fallait, du peu de publications aujourd’hui, les risques du métier…
Des scientifiques du California Institute of Technology (Caltech) ont mis au point une nouvelle caméra qui peut prendre 70 mille milliards d’images par seconde. Cette découverte est appelée photographie spectrale ultrarapide compressée, ou CUSP pour Compressed ultrafast spectral photography.
Gif d’entête : grâce au nouveau système de caméra ultrarapide, les chercheurs sont capables de voir des impulsions de lumière se propager sur une cible indiquant « Caltech ». (Caltech)
Les précédents développements en matière d’imagerie basés sur des capteurs au silicium ont permis d’atteindre des vitesses de plusieurs millions d’images par seconde, explique Lihong Wang, professeur de génie médical et électrique au Caltech. Mais ce n’est pas encore assez rapide pour observer et documenter certaines des curiosités les plus fugaces de notre monde physique, de la fusion nucléaire aux impulsions lumineuses ultracourtes de l’ordre de la picoseconde (10^-12 secondes), en passant par la désintégration radioactive fluorescente des molécules.
La technique de Wang utilise de courtes impulsions de lumière laser qui ne durent chacune qu’une femtoseconde, soit un quadrillionième de seconde. Il est plus facile de concevoir le processus avancé en deux étapes : l’imagerie et l’illumination.
Schéma du système CUSP pour l’imagerie à 70 im/secs. (Peng Wang et Coll./ Nature Communications)
Tout d’abord, lors de la phase d’imagerie, un système de lentilles interchangeables capture la scène en question, séparant le trajet de la lumière en deux flux distincts. Dans l’un de ces flux, une caméra externe capture l’image non dispersée. Dans l’autre, un dispositif numérique à micro-miroirs encode l’image en un motif binaire pseudo-aléatoire et la transmet au port d’entrée d’une caméra streak, qui mesure la variation de l’intensité d’une impulsion lumineuse.
Les caméras streak sont notamment utilisées dans les systèmes de télédétection lidar, que les voitures à conduite autonomes utilisent pour « voir » le monde qui les entoure.
Dans la section illumination, un diviseur de faisceau décompose une impulsion laser en une série d’oscillations plus petites. Chacune de ces petites pulsations déclenche un capteur dans la caméra, qui prend une image. Cela se produit 70 mille milliards de fois par seconde.
L’étude publiée dans Nature Communications : Single-shot ultrafast imaging attaining 70 trillionframes per second et présentée sur le site de Caltech : New Ultrafast Camera Takes 70 Trillion Pictures Per Second.
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