瞬态超快光学成像（SUOI）技术在实时捕捉复杂瞬态事件方面发挥着关键作用，对基础科学研究和实际应用都具有重要意义。过去十年间，单次超快成像技术已成为 SUOI 领域的一个关键方向。该技术旨在通过单次曝光捕捉不可重复或难以再现的超快现象的时空演化，克服了传统泵浦-探测技术依赖重复测量的固有局限。它已成为实时观察和分析复杂瞬态动力学的关键工具，例如孤波生成、超快光场演化、超快激光-物质相互作用。作为该领域的杰出代表技术，压缩超快摄影（CUP）技术已实现每秒万亿帧级的惊人帧率和数百帧的序列深度。然而，由于CUP依赖条纹相机，其成像保真度不可避免地受到条纹相机电荷耦合效应的限制。此外，尽管先进的图像重建算法改善了场景还原效果，但其高压缩比仍会导致图像质量受损。

    为解决上述挑战，华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室、精密光谱科学与技术高等研究院张诗按教授团队开发了一种名为全光离散照明压缩超快摄影（ADI-CUP）的创新方法，系统结构如图1所示，该方法采用自由空间角啁啾增强延迟（FACED）技术对飞秒脉冲进行时间拉伸，并在时域中将其重塑为脉冲序列以实现对动态场景的离散照明，这显著降低了压缩比并抑制了帧间重叠。此外，FACED生成的脉冲序列中不同子脉冲具有不同波长，这使得色散元件可替代条纹相机实现时间剪切，从而避免由空间电荷效应引起的像差，进一步确保高保真超快成像。凭借独特的系统架构，ADI-CUP具有可调帧数和皮秒至纳秒级的灵活帧间隔的特点，从而在单次曝光中实现高保真超快成像。实验结果表明，该系统具有出色的动态空间分辨率，能够清晰呈现具有复杂空间细节的超快现象，如LiF晶体中的应力波传播和空气等离子体通道形成。这些成果彰显了ADI-CUP在高保真实时超快成像方面的潜力，为推进超快科学前沿研究提供了前所未有的工具。

    ADI-CUP 为超快动力学观测提供了一种高保真且可调序列的新成像手段，为进一步研究飞秒激光与材料相互作用、透明介质中的应力波演化以及等离子体动力学等前沿课题提供了有力工具。该工作发表于ACS Photonics 12(9), 5155-5164 (2025)。

图1.（上）全光离散照明压缩超快摄影实验装置；（下）拍摄的激光诱导LiF晶体应力波动力学过程

论文原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.5c01277