An optical probing of laser–plasma interactions can provide time-resolved measurements of plasma density; however, single-shot and multi-frame probing capabilities generally rely on complex setups with limited flexibility. We have demonstrated a new method for temporal resolution of the rapid dynamics ( $\sim 170$ fs) of plasma evolution within a single laser shot based on the generation of several consecutive probe pulses from a single beta barium borate-based optical parametric amplifier using a fraction of the driver pulse with the possibility to adjust the central wavelengths and delays of particular pulses by optical delay lines. The flexibility and scalability of the proposed experimental technique are presented and discussed.

现有极高速成像系统存在元件复杂、系统庞大以及视场受限的问题。基于螳螂虾小眼和复眼结构提出一种结构紧凑的极高速成像方法，可应用于多种视场和时间范围。仿生极高速成像仿生微绒毛阵列结构，以条纹结构光照明和空间角分复用为基础，实现图像的压缩和瞬态事件时序图像的重现。仿生螳螂虾小眼结构，可以实现视场极高速成像；而复眼系统结构上有小眼系统拼接组成，可以突破限制现大视场极高速成像。时间延迟结构与照明成像光路分离，可以实现飞秒至皮秒时间尺度的瞬态事件记录。因此，仿生多视场极高速成像理论上可以应用于各种视场的成像，仿真实验的摄影频率可以达到1.2×10¹³ 帧/s，还原图像分辨率可以达到80.6 lp/mm。仿生极高速成像为大范围、群体性瞬态事件的探测提供了可能，例如光在散射介质中的传播、随机运动等，并且其结构紧凑，为极高速成像仪器的小型化、轻量化打下基础。

在现有单次测量极高速成像方法中，直接成像方法的分辨率高但探测系统复杂，而计算成像方法探测系统简单但易损失空间分辨率。因此，提出一种基于偏振编码的极高速成像技术。所提成像系统利用半波片阵列和偏振片阵列对入射飞秒脉冲、出射飞秒脉冲和动态事件进行偏振编码，并通过线性方程组解码极高速动态的时序图像。通过构建光学模型并仿真，精确还原了多幅图像，验证了所提方案的可行性，理论摄影频率在10¹³ frame/s以上，本征空间分辨率可达114 lp/mm。所提成像系统结合了直接成像和计算成像系统的优势：线性方程组精确求解，不会导致光学系统分辨率损失；时序图像叠加使探测结构只需分光不需要对不同时刻的图像进行空间上的分离，简化了探测器的结构。该极高速成像系统的时间分辨率仅受脉冲宽度限制，可以实现飞秒级动态事件的探测，并且随着脉冲宽度的缩短，其时间分辨率可以得到进一步提升。

利用高能量纳秒激光轰击Al靶材产生的X射线作为信号源，对光折变X射线半导体响应芯片的空间性能进行实验研究。结果表明，低温生长AlGaAs芯片具备在X射线入射能量120∶1的动态范围内进行高空间分辨的大画幅成像能力，最优空间分辨率≥35 lp/mm @MTF=0.1，成像画幅可达6.7 mm×6.7 mm。该研究对于光折变X射线超快成像系统的研制具有参考意义。

设计了一款64×64面阵规格、片上集成存储器的超高速红外焦平面数字读出集成电路,将其与中波红外焦平面探测器芯片进行了互连,成功研制出超高速64×64中波红外图像传感器。实验结果表明,所研制超高速红外图像传感器的帧频达到1 MHz,存储深度为100帧,对黑体温度呈现近似线性响应,具有优于3.6 K的温度分辨率。

We report a framing imaging based on noncollinear optical parametric amplification (NCOPA), named FINCOPA, which applies NCOPA for the first time to single-shot ultrafast optical imaging. In an experiment targeting a laser-induced air plasma grating, FINCOPA achieved 50 fs-resolved optical imaging with a spatial resolution of ～83 lp / mm and an effective frame rate of 10 trillion frames per second (Tfps). It has also successfully visualized an ultrafast rotating optical field with an effective frame rate of 15 Tfps. FINCOPA has simultaneously a femtosecond-level temporal resolution and frame interval and a micrometer-level spatial resolution. Combining outstanding spatial and temporal resolutions with an ultrahigh frame rate, FINCOPA will contribute to high-spatiotemporal resolution observations of ultrafast transient events, such as atomic or molecular dynamics in photonic materials, plasma physics, and laser inertial-confinement fusion.

建立了基于飞秒激光抽运-探测原理的时间分辨阴影成像平台,直接获取了飞秒激光烧蚀石英微孔的超快过程图像。在不同能量密度、时间延迟、脉冲数量条件下,观察到随时间延迟变化的等离子体通道衰退、冲击波膨胀和微孔伸长现象。实验结果表明,所提系统有助于飞秒激光烧蚀诱导透明介质内部微纳结构的原位观察。

目前的流式细胞仪有非成像式和成像式两类。非成像式流式细胞仪虽有高吞吐量但无法提供细胞形态学信息;成像式流式细胞仪虽然能得到细胞的形态学信息,但受传统CCD等面阵列成像传感器的帧率限制,吞吐量不高。针对这一问题,提出并设计了一种基于光学相干检测技术的超快流式细胞定量相位成像系统,其有效线扫描成像速度可达100 MHz。细胞成像实验结果表明,设计的实验系统可获取高对比度的细胞定量相位图像以及5万个细胞每秒的理论吞吐量。

构建光克尔效应时间门物理模型, 采用抽运探测实验获得的二硫化碳(CS2)克尔信号曲线作为光开关门响应函数, 对光束传输进行时间切片和空间离散, 模拟出了光开关门的时空演化规律。研究了在不同的抽运光与探测光夹角和光束空间分布情况下的时间门宽度和光束强度分布。结果表明: 对于高斯空间分布的抽运光束和探测光束, 随着抽运光束与探测光束夹角增大, 时间门变窄, 光斑由对称圆变成椭圆形, 交叉角越大, 椭圆度越大; 如果抽运光束和探测光束的空间分布为超高斯分布, 随着光束夹角增大, 开关门的时间曲线前沿不断变缓, 但光斑空间形状基本没有变化, 椭圆光斑的椭圆度约为1/3。这些结果为抽运探测和光学弹道成像等实验参数的选取提供了一定的参考依据。