罗彻斯特大学
实验装置的示意图，示出了由黄色虚线框表示的时间扇出(TFO)门，其包括数字微镜器件
源自蓝色虚线框的准备好的输入超快脉冲的传播方向以粉红色显示
暗红线代表相应的脉冲前沿
信用:赵家鹏 当我们用眼睛或照相机看一个物体时，我们可以自动收集足够多的可见波长的光像素，以获得我们所看到的清晰图像
然而，为了可视化照明弱的量子物体或现象，或者从不可见的红外或远红外波长发出的量子物体或现象，科学家需要更灵敏的工具
例如，他们开发了空间域中的单像素成像，作为一种方式，将尽可能多的光子打包并在空间上构建到单个像素检测器上，然后使用计算算法创建图像
类似地，在时域中，当未知的超快信号较弱时，或者在红外或远红外波长中，单像素成像将其可视化的能力降低
基于光脉冲的时空双重性，罗彻斯特大学的研究人员开发了一种时域单像素成像技术，在Optica中描述了这种技术，解决了这个问题，检测5飞秒超快光脉冲，时间采样大小低至16飞秒
这种单像素成像的时域类比显示了与其空间对应物相似的优点:良好的测量效率、高灵敏度、对时间失真的鲁棒性以及在多个波长下的兼容性
第一作者赵家鹏，博士
D
罗彻斯特大学光学专业的学生说，可能的应用包括一种高度精确的光谱工具，证明可以达到97
使用这种技术的卷积神经网络识别样本的准确率为5%
左为单像素成像，右为时域单像素成像(TSPI)的比较
在典型的单像素成像配置中，光电二极管检测器只有一个像素，因此不提供空间分辨率
在TPSI，光电二极管本身没有时间带宽来分辨超快信号，它在时域中充当“单像素”检测器，并与基于数字微镜器件的可编程时间扇出门结合使用
信用:赵家鹏 光学教授罗伯特·博伊德的罗切斯特研究小组的赵说，这项技术还可以与单像素成像相结合，创建一个计算高光谱成像系统
该系统可以大大加快宽带图像的检测和分析速度
这对于医学应用尤其有用，在医学应用中，检测从人体组织发出的不同波长的不可见光可以指示疾病，例如高血压
“通过将我们的技术与空间域的单像素成像相结合，我们可以在几秒钟内获得良好的高光谱图像
这比人们以前做的要快得多，”赵说
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