光学成像作为一种能够提供丰富信息的可视化方法，在人类探索未知世界的历程中发挥着不可替代的作用。超快光学成像作为光学成像中一种具有超高时间分辨的成像技术，可以捕获皮秒乃至飞秒量级时间尺度的超快动力学场景，因此在物理、化学和生物等超快现象研究领域中获得了广泛的应用。而近些年超快光学成像已经获得迅速的发展，研究人员已经提出并发展了多种多维超快成像方法，包含了空间立体分布或者光谱分辨能力。但目前还没有一种能够同时获取时间-空间-光谱 (x, y, z, t, λ)五维信息的单次超快成像技术。

张诗按研究员团队创新性地提出了一种光谱立体压缩超快成像(SV-CUP)，该技术可以在相机单次曝光下，同时捕获动态场景的空间(三维)，时间(一维)，光谱(一维)的五维信息。在该实验系统中，x、y、z方向的空间分辨率分别达到了0.39、0.35和3 mm（8.8 mm x 6.3 mm x 15 mm视场下），时间帧间隔为2 ps，光谱帧间隔为1.72 nm。他们还通过对一个表面涂有量子点的立体人偶模型进行光致发光动力学成像，在实验上验证了该技术的五维成像能力。

SV-CUP巧妙地将飞行时间压缩超快成像(ToF-CUP)和高光谱压缩超快成像(HCUP)两种技术有机地结合，从单次测量的结果中获取五维信息。其中ToF-CUP用于提取动态场景的空间三维信息(x, y, z)，HCUP用于记录空间-时间-光谱四维信息(x, y, t, λ)。再根据时间映射关系，将ToF-CUP和HCUP的重构结果进行数据耦合，恢复出完整的五维信息(x, y, z, t, λ)。相关研究结果发表在Adv. Photonics 3, 045001 (2021)。

图1 光谱立体压缩超快成像系统拍摄五维动态场景结果及分析。