Filmen mit Femtosekunden-Pulsen: Japanische Forscher haben eine Highspeed-Kamera entwickelt, die tausendmal schneller als die herkömmlichen ist. Sie kann Filme mit einer zeitlichen Auflösung von 4,4 Billionen Bildern pro Sekunde machen – und das bei einer Bildgröße von immerhin 450×450 Pixeln. Selbst ultraschnelle Prozesse wie die Vibrationen von Kristallgittern oder die Explosion eines per Laser verdampften Oberfläche lassen sich damit einfangen.
Viele Prozesse im Mikro- und Makrokosmos sind für unsere Augen viel zu schnell. Um sie sichtbar zu machen, müssen wir sie mit Highspeed-Kameras filmen. Doch selbst ihre zeitliche Auflösung ist bisher relativ limitiert – in erster Linie durch die Verarbeitungsgeschwindigkeit ihrer mechanischen und elektrischen Komponenten. 2014 hatten Forscher bereits eine Kamera vorgestellt, die diese Probleme durch vorwiegend optischen Bauteile umgeht. Sie erreichte immerhin bereits bis zu 100 Milliarden Bilder pro Sekunde.
Femtosekunden-Pulse aufgespreizt
Keiichi Nakagawa von der Universität Tokio und seine Kollegen haben nun eine weitere Variante dieser ultraschnellen Highspeed-Kameras entwickelt, die sogenannte Sequentially Timed All-optical Mapping Photography (STAMP). Die Kamera nutzt statt normalen Lichts die ultrakurzen Pulse eines Femtosekunden-Lasers.
Diese dehnt sie in einem optischen Instrument, dem Temporal Mapping Device (TMD) in Unterpulse verschiedener Spektralfarben auf. Die zerlegten Pulse treffen dann das aufzunehmende Objekt in einer Salve von schnell aufeinanderfolgenden Farbblitzen. Ein weiteres optisches Instrument spreizt die nun bildtragenden Farbpulse räumlich auf und schickt sie auf einen Bildsensor. Dieser erzeugt aus jedem Farbpuls ein Einzelbild.
