随着物理、化学、生物等前沿领域对超快过程研究的不断深入，如何在单次测量中同步获取动态场景的时空与相位信息，成为当前光学成像技术亟待突破的关键问题。在众多成像技术中，相干衍射成像（CDI）因其独特优势而成为可行方案。CDI通过单次曝光的衍射图样重建物体的强度和相位信息，无需参考光和复杂的光学对准，这使得其在传统光学成像难以满足的应用场景中展现出巨大潜力。通过采用单个超短脉冲照明，CDI技术能够在单次曝光内实现极短时间尺度下的强度与相位成像。然而，单帧图像，难以反映动态过程的完整演化。为了更全面地捕捉动态过程并实现对不可逆或难以重复现象的实时观测，发展能够在一次曝光中获取多帧图像的超快CDI成像技术显得尤为关键。

   为了解决这个难题，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齐大龙研究员和张诗按教授研究团队提出并实验演示了一种全新的宽带相干衍射超快成像（BCDUI）方法（如图1（左）所示）。在BCDUI中，采用时间啁啾的皮秒级宽带激光脉冲作为照明光源，用以承载超快动态场景的时空信息。随后，经过空间相位调制编码的宽带照明光由高光谱成像系统以单次曝光的方式进行记录。最终，通过相位重建算法与啁啾脉冲的时间-光谱映射关系，将记录下来的衍射图解构为数十帧具有时间分辨的强度与相位图像。依托这一独特的系统设计，BCDUI实现了高保真度的强度与相位同步成像，时间分辨率达百飞秒尺度，帧数可达25帧。基于自主搭建的BCDUI系统，成功获取了二硫化碳中光学Kerr效应的超快强度与相位演化信息（如图1（右）所示），充分验证了该技术出色的复振幅超快成像能力。

   该研究成果近期在线发表于Laser Photonics Rev. 2025, 2500878 (2025)，华东师范大学为第一完成单位，华东师范大学博士生何宇和之江实验室博士后徐英明为论文的共同第一作者，齐大龙研究员、施钧辉研究员、张诗按教授为论文共同通讯作者。研究工作获国家自然科学基金委员会（12074121, 12325408等）和上海市科学技术委员会（21XD1400900）的支持。

图1.（左）快照式宽谱相干衍射超快成像技术实验装置；（右）二硫化碳中光学

Kerr效应的超快强度与相位演化信息

论文原文链接：https://doi.org/10.1002/lpor.202500878