【光电前沿】北理工实现准三维超快成像

北京理工大学的研究人员开发了一种超快准三维技术，克服了二维图像信息缺失和特征不完整的缺点，可以分析超快过程的三维特征。这项研究发表在《International Journal of Extreme Manufacturing》上，展示了如何基于二维信息收集的三维特征分析。

这项技术通过垂直偏振成像，获得了高信噪比的反射-透射率图像，通过比较两种观点，成功地区分了相变机理，并阐明了等离子体衍射现象。此外，重建的准三维图像使用了欧拉角旋转的乘法，能够对等离子体的任何横截面进行光学特性分析。这揭示了早期等离子体收缩和发散形态在三维空间中的不对称性。

这种准三维成像方法突破了原有观测维度的限制，增强了全面分析超快过程的能力。未来，它将在揭示激光与物质之间的相互作用方面发挥重要作用。

尽管探索激光诱导的超快过程对于强场物理、流体动力学和先进制造业至关重要，但因激光场的不均匀空间分布在与材料相互作用时会触发各种非平衡过程，从而导致不同的光学性质和激发区的复杂形态，所以超快过程很难被深入理解。

为了深入研究潜在的消融机制，研究人员采用飞秒泵浦探针成像来研究瞬态光学特性。然而，在信号采集过程中，这些消融过程对目标材料的光学响应产生了重大影响。因此，仅根据采集的反射图像很难区分这两个因素对反射率的个体影响。

在传统的单视图成像技术中，3D信息被投影到二维平面上，从而有效地分析二维过程的演变。然而，在强激发下，物质的形态和性质在三维空间中发生变化，并伴随着折射和散射等干扰信号。

由于超短尺度，两种视角的时间和空间同步性对实验的成功至关重要。研究人员采用正交偏振光同时从两个角度成像，实现了高质量的信号采集。他们整合了两个视点的图像特征，重建了一个三维矩阵。他们将这种方法称为“准三维成像”。

研究结果表明，准三维成像不仅比以前的成像方法更全面地了解了等离子体动力学，还在揭示强场物理、流体动力学和尖端制造等相关领域的各种复杂超快现象方面具有广泛潜力。

（八三五八所 张雨彤）

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