Les scientifiques ont créé une caméra scientifique ultra-rapide qui prend des images à un taux de codage de 156,3 térahertz (THz) par pixel individuel, soit l’équivalent de 156,3 billions d’images par seconde. Baptisée SCARF (femtophotographie en temps réel à ouverture codée par balayage), cette caméra de qualité recherche pourrait conduire à des percées dans les domaines étudiant les micro-événements qui vont et viennent trop rapidement pour les capteurs scientifiques les plus coûteux d’aujourd’hui.
SCARF a réussi à capturer des événements ultrarapides comme l’absorption dans un semi-conducteur et la démagnétisation d’un alliage métallique. La recherche pourrait ouvrir de nouvelles frontières dans des domaines aussi divers que la mécanique des ondes de choc ou le développement d’une médecine plus efficace.
Le professeur Jinyang Liang de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS) du Canada dirigeait l’équipe de recherche. Il est un pionnier mondialement reconnu de la photographie ultrarapide qui s’est appuyé sur les découvertes d’une étude distincte il y a six ans. La recherche actuelle a été publiée dans Naturerésumé dans un communiqué de presse de l’INRS et rapporté pour la première fois par Science Quotidienne.
Le professeur Liang et sa société ont adapté leurs recherches comme une nouvelle vision des caméras ultrarapides. Généralement, ces systèmes utilisent une approche séquentielle : capturez les images une par une et rassemblez-les pour observer les objets en mouvement. Mais cette approche a des limites. « Par exemple, des phénomènes tels que l’ablation laser femtoseconde, l’interaction par ondes de choc avec des cellules vivantes et le chaos optique ne peuvent pas être étudiés de cette façon », a déclaré Liang.
La nouvelle caméra s’appuie sur les recherches antérieures de Liang pour bouleverser la logique traditionnelle des caméras ultrarapides. « Le SCARF surmonte ces défis », a écrit Julie Robert, chargée de communication à l’INRS, dans un communiqué. « Sa modalité d’imagerie permet un balayage ultra-rapide d’une ouverture codée statique sans cisailler le phénomène ultra-rapide. Cela fournit des taux de codage de séquence complète allant jusqu’à 156,3 THz pour des pixels individuels sur une caméra dotée d’un dispositif à couplage de charge (CCD). Ces résultats peuvent être obtenus en une seule fois à des fréquences d’images et à des échelles spatiales réglables en mode réflexion et transmission.
En termes extrêmement simplifiés, cela signifie que la caméra utilise une modalité d’imagerie informatique pour capturer des informations spatiales en laissant la lumière entrer dans son capteur à des moments légèrement différents. Le fait de ne pas avoir à traiter les données spatiales pour le moment fait partie de ce qui permet à la caméra de capturer ces impulsions laser « gazouillées » extrêmement rapides jusqu’à 156,3 billions de fois par seconde. Les données brutes des images peuvent ensuite être traitées par un algorithme informatique qui décode les entrées échelonnées dans le temps, transformant chacune des milliards d’images en une image complète.
Remarquablement, il l’a fait « en utilisant des composants optiques passifs et disponibles dans le commerce », comme le décrit le document. L’équipe décrit SCARF comme étant peu coûteux, doté d’une faible consommation d’énergie et d’une qualité de mesure élevée par rapport aux techniques existantes.
Bien que SCARF se concentre davantage sur la recherche que sur les consommateurs, l’équipe travaille déjà avec deux sociétés, Axis Photonique et Few-Cycle, pour développer des versions commerciales, vraisemblablement destinées à des pairs d’autres établissements d’enseignement supérieur ou scientifiques.
Pour une explication plus technique de la caméra et de ses applications potentielles, vous pouvez consulter l’article complet dans Nature.