長三角G60雷射聯盟導讀
本文介紹了三種常用的超快成像方法的原理和應用，包括泵探頭、x射線診斷和單次光學脈衝成像。
摘要
雷射與材料相互作用動力學的物理機制一直是一個重要的研究領域。除了理論分析外，基於直接成像的超快動態過程觀測是理解雷射與物質相互作用中許多基本問題的重要方法，如慣性約束聚變（ICF）、雷射加速器構造和先進雷射生產。本文介紹了三種常用的超快成像方法的原理和應用，包括泵探頭、X射線診斷和單次光學脈衝成像。我們重點介紹了每種技術的空間和時間解析度等技術特性，並介紹了幾種常規應用。
1，介紹
雷射是20世紀最重要的發明之一，它顯著地提高了科學研究能力和人類生活質量。隨著雷射技術的不斷進步，雷射器的輸出功率有了顯著的提高。飛秒雷射器的峰值功率約為10 PW的高能脈衝雷射器高功率雷射源的引入使得一系列新的前沿交叉學科的產生，包括慣性約束聚變(ICF)、雷射驅動粒子加速器、強場量子電動力學、雷射材料加工。高功率雷射和材料之間的相互作用已經導致了新的有趣的和基本的物理問題。當雷射強度超過1018w /cm2時，大部分被輻照材料瞬間電離，形成材料的高能量密度態。
儲存的250 MeV電子束由波盪器中的1064 nm波長雷射進行能量調製，並在48 m圓周准等時存儲環中旋轉一圈後變成微束。來自電子束的波盪器輻射通過二向色鏡分離為基波和二次諧波，信號檢測集中在二次諧波上。可以在光電探測器前面插入一個窄帶通濾波器（中心波長532nm；帶寬3nm FWHM），以拾取微束產生的窄帶相干輻射。
在雷射與材料的相互作用過程中，光激發電子的熱化時間為飛秒量級。聲子弛豫發生在幾皮秒內，熱擴散和激波的產生範圍在幾十皮秒到納秒之間，熔池動力學發生在微秒級。傳統的陣列傳感器，如電荷耦合器件(CCDs)和互補金屬氧化物半導體(CMOSs)，幀速率不夠大，無法對上述超快動態進行時間分辨拍攝。泵浦-探針技術是一種常用的光學探測方法，通過成像或非成像策略來觀察由雷射束引發的超快事件。由於其相對簡單和靈活的光學設置，在觀察可重複現象時可以實現自適應的時空解析度。在高能密度物理中，雷射等離子體輻射光譜在10−2 - 100 keV的能量範圍內。
一系列基於單次雷射脈衝的全光學超快成像技術被開發用於捕捉這些不可重複的超快現象。由於這些進展，時間解析度已經提高到數百飛秒甚至幾十飛秒。
2，時間分辨泵探頭成像
間分辨泵-探頭（TRPP）檢測技術的起源可以追溯到一個多世紀前。常用的光泵-探針技術包括時間分辨反射/透射光譜、瞬態吸收光譜、時間分辨拉曼散射光譜、時間解析度光致發光光譜、表面/體二次諧波產生、時間分辨四波混頻和時間分辨紅外/太赫茲時域/X射線光譜。除了光譜學之外，泵-探頭成像是成像技術領域中報導最多的瞬態方法。目前，主要來自兩個領域的研究人員正專注於利用泵浦-探針成像技術研究雷射-材料相互作用的機理：雷射材料加工和光學元件的超精密加工。前者側重於雷射輻照下材料改性或燒蝕的機理，目的是通過研究動態過程促進工藝參數的優化。後者主要為高能雷射設備（特別是ICF）提供高質量、高損傷閾值的光學元件，並確保光學元件在高功率雷射照射下不會受損或失效。
單級太赫茲驅動直線加速器。
2.1原則
泵浦-探針成像系統由延遲級、雷射源、分束器和成像檢測器組成，如圖1所示。分束器將泵浦和探針分支與雷射脈衝分離，並照射到樣品區域。在某些應用中，有兩種雷射器分別用於泵浦和探測，例如納秒（泵浦）和皮秒（探測）雷射器。泵浦光束用於激發樣品並誘導動態現象。同時，探測脈衝通過該相互作用區域並照射探測器，攜帶瞬態信息。泵脈衝和探測脈衝之間的延遲可通過機械和電子設備進行調整，這些設備可確定整個動態過程的不同時間片。
圖1泵-探頭成像系統示意圖。
泵-探頭技術包括兩個核心概念。首先，通過時空變換技術將時間解析度需求映射到空間解析度需求，確保檢測開始時的飛秒精度定位能力。由於光速恆定，光的傳播距離與時間成正比，光路對應於時間1 fs為0.3 μm。當前的空間解析度能力可以是納秒級，對應於阿秒級的時間解析度。其次，它使用超短雷射脈衝代替傳統的連續光來實現超短的相機快門時間。在這種情況下，傳感器的實際曝光時間由雷射脈衝持續時間確定。隨著阿秒雷射的出現，理論上曝光時間可以達到阿秒水平。因此，泵-探頭技術的時間解析度可能比最快電子設備的響應時間（皮秒級）快數千倍。
2.2超短雷射加工中的動力學
Winter等人首次觀察到飛秒雷射燒蝕兩種工業金屬樣品（鋁和不鏽鋼）的完整動力學過程。圖2顯示了他們關於鋁和不鏽鋼表面動力學的結果，在100 ps的時間延遲下產生的牛頓環及其隨時間的膨脹。時間解析度為100 ps，觀察時間最多3分鐘 並且可以實現八個不同的可視化時間範圍。通過選擇高功率雷射燒蝕Al，實現了能量注入遠高於燒蝕閾值的飛秒雷射燒蝕的動態過程，獲得了50μ fs至10ns的 記錄。Zhang等人記錄的陰影圖首次以直觀的方式提供了有趣的混合消融過程的直接動態圖像。
圖2從泵-探頭反射法（PPR）測量Al in（A）和不鏽鋼in（B）的表面動力學的時間分辨測量。
當高能雷射脈衝照射電介質或半導體材料時，庫侖爆炸是一種可能的機制。此外，在靶被超快雷射脈衝加熱後，由於燒蝕區域的突然熱膨脹，可能會形成強烈的熱彈性波。這種熱彈性衝擊波可能導致目標材料內部的剝落或碎裂，並最終導致物質噴射。目前，對飛秒雷射誘導等離子體產生的動態過程的研究主要通過單脈衝輻照進行。然而，多脈衝雷射燒蝕過程中的等離子體動力學仍不清楚。
因此，通過研究矽的多個飛秒雷射脈衝燒蝕過程中的雷射誘導等離子體動力學，在飛秒時間尺度上直接觀察到空氣等離子體的結構-物質激發，揭示了等離子體和衝擊波膨脹的機制。這兩種基本機制對於深入了解超快雷射與物質之間相互作用的性質具有重要意義。圖3顯示了飛秒時間尺度上雷射燒蝕矽的時間分辨陰影圖。第一脈衝輻照不能激發瞬態現象。然而，當探針延遲為300fs時，會出現狹窄的暗區，並且暗區隨著探針在雷射相反方向上的延遲而增加。
圖3在飛秒時間尺度上探測延遲時雷射燒蝕矽的時間分辨陰影圖。
超短雷射脈衝燒蝕過程受瞬態動力學影響。超短雷射脈衝在空氣中具有高達1012 K/s的快速冷卻速率。然而，當在液體中進行時，超短脈衝燒蝕過程變得極其複雜，燒蝕率在飛秒和皮秒的時間尺度上存在差異。因此，在飛秒和皮秒時間尺度上觀察了鐵在不同液體中的燒蝕過程。結果表明:在雷射燒蝕前10 ps內，空氣和液體的燒蝕過程基本相同;然而，10 ps後，與通常在空氣中觀察到的燒蝕過程有顯著的不同同時，由於液體環境的影響，反射率不會因散射和吸收而降低，而是增加，並強烈依賴於使用的液體。上述結果說明了雷射燒蝕過程中液體環境對燒蝕過程的影響。
2.3強雷射下光學元件的損傷機理
ICF器件，如國家點火裝置(NIF)，對超精密光學元件有很大的需求，而超精密光學元件在高功率雷射系統中容易損壞和失效透明光學元件的損傷機理研究一直是一個重要的科學課題。光學元件在製造過程中形成的小裂紋通常被認為是損壞的原因。具有納秒時間解析度的TRPP可以捕獲雷射損傷的時間變化。缺陷吸收雷射能量，引起局部溫升，導致材料與空氣界面處形成等離子體。等離子體膨脹並產生衝擊波和應力波。最終，激波和應力波引起周向和徑向裂紋，從而導致坑狀結構的出現。通過TRPP記錄動態過程，如圖4所示，當雷射延遲在2.5 ns以下時，透射光學沒有明顯損傷。但隨著時間的推移，傳動元件的中心呈現出模糊結構，逐漸變成凹坑。
圖4 95 J/cm2時損傷坑的側面瞬態圖像和損傷過程的時間演化。最終凹坑的直徑為34 μm，深度約為11 μm。
在更長的時間尺度上，從受損區域形成粒子噴霧。粒子在雷射誘導擊穿過程中被排出。這些顆粒對整個系統造成不利影響，包括沉積塗層的機械性能降低，並加重雷射對光學部件的損傷。因此，觀察噴射粒子的路徑成為研究的重點。TRPP技術是用於觀察噴射粒子行為的主要方法，時間解析度<0.5 μs。顆粒的噴射過程與雷射參數無關，主要取決於雷射激發的顆粒體積。形成初始脈衝的顆粒殘留物可由後續脈衝激發。隨著脈衝數的增加，粒子噴射距離增加。這些結果提供了關於噴射粒子軌跡的足夠有價值的信息，可以提供洞察以防止對相鄰光學部件的損壞。
3.超快X射線成像
20世紀70年代以來，X射線成像技術迅速發展，廣泛應用於工業探傷、焊縫檢驗、醫療檢驗等領域。隨著圖像數位化技術的發展，大視場下可以保證更高的空間解析度、更寬的動態範圍和無幾何畸變的實時成像能力。X射線高速成像系統能夠快速、動態地監測被檢測物體的內部結構、大小、位置和動態變化，是目前成像檢測領域中常用的系統。目前，X射線高速成像也廣泛應用於雷射-材料相互作用動態過程的高速監測，包括熔池監測、等離子體演化、肌紅蛋白結構動力學等。
3.1原理
X射線因其穿透特性被廣泛應用於金屬和高密度等離子體內部結構的成像研究中。動態過程的觀察需要時間分辨X射線成像技術。一般使用長脈衝或連續的X射線光源，如同步輻射光源，結合X射線相機快門曝光時間控制，可以實現μs-ms幀間隔的連續攝影，如圖5A所示。圖5B顯示了用於高級射線成像的典型雷射尾跡場加速器驅動的軔致輻射X射線源。前一種方法在雷射加工領域得到了廣泛的應用,後一種方法由於方便通過雷射脈衝觸發實現時間同步，在雷射-物質相互作用的強場物理中經常用於捕獲超快動態過程。然而，由於強雷射脈衝的低重複率，它往往只可能捕獲單幀圖像。
圖5 X射線成像原理示意圖。（A）雷射等離子體。（B）同步輻射源。
3.2雷射加工的熔池監測
作為一種重要的雷射加工技術，增材製造（AM）已逐漸將其研究重點轉向熔融過程的在線監測。蒸汽凹陷（也稱為小孔）現象一直是金屬雷射熔化處理領域的一個吸引人的問題，可以使用超高速同步輻射X射線成像進行量化。使用該方法觀察到兩種不同的熔池形狀，如圖6所示。結果解釋了之前發現的從傳導模式到小孔模式的變化：（i）在所用雷射加工參數範圍內，小孔出現在雷射粉末床熔合中；（ii）根據雷射功率密度，從傳導模式到鎖孔有一個精確定義的閾值，該過程遵循蒸發、液體表面下沉和深層不穩定鎖孔形成的順序。
圖6固定雷射照射下熔體池和蒸汽凹陷的演變。（A）熔體池的初始形成。（B）形成小而穩定的蒸汽凹陷。（C）蒸汽凹陷的穩定增長。（D）在蒸汽凹陷中形成不穩定性。（E，F）蒸汽凹陷形狀的快速變化。（G，H）蒸汽降壓的周期性波動。（I，J）熔體池形狀從准圓形到雙峰的變化。
AM過程中熔池的微觀動力學研究一直是許多研究的重點。通過對鎳基高溫合金IN718的原位和操作同步輻射X射線成像和衍射，研究了定向能沉積增材製造(DED-AM)的控制機理。利用這種獨特的過程複製器，可以對凝固過程中的熔池邊界和流動動力學進行量化。空間解析度精確地衍射了時間分辨的微結構相，快速的冷卻速率完全抑制了固相中第二相的形成或再結晶。凝固後，應力迅速增大至冷卻屈服強度，說明在凝固結晶範圍IN718的作用下，累積的塑性耗盡了合金的延性，導致液化開裂。X射線拍攝的熔池形狀變化如圖7所示。這一研究揭示了控制高非平衡微結構形成的機制。在整個過程中，空間解析度約為100 μ m，時間解析度小於1 ms。
圖7實驗方法和結果示意圖。(A)粉末增材製造工藝複製器，設計用於重現商業- am系統的操作。(B)現場x射線成像原理圖。(C) IN718多層薄壁熔體軌跡。
雷射熔池在重力、表面張力、Marangoni效應和蒸汽壓力下的流動演變是一個複雜的過程。Zhao等人使用雷射粉末床熔合（LPBF）處理Ti-6Al-4V和其他粉末，以觀察熔池動力學的變化過程，最高成像記錄速率為10μm 兆赫。他們觀察了不同雷射功率和掃描速度條件下熔池幾何結構的發展，如圖8所示，如深度、縱橫比（深度/寬度）和標稱面積。同時，他們觀察到熔池生長過程中從較高生長速率到較低速率的變化，這表明在雷射加熱的後期，熔融金屬的強而複雜的流動趨於緩和樣品溫度並保持相對穩定的熔池分布。X射線成像的時間解析度小於22 μs。粉末運動行為的現象和機制隨時間變化，雷射熔化過程中的環境壓力如圖9所示。最近，他們基於圖10所示的現場高速高解析度X射線成像技術，揭示了DED-AM過程中的四種孔隙形成機制。
圖8熔池噴射的實驗原理。（A） Ti-6Al-4V雷射粉末床熔合過程中熔池的動態演變。（B） Al-Si10-Mg板的雷射調幅工藝。
圖9動態X射線圖像顯示固定雷射束熔化期間真空下的瞬時熔化和蒸發。（A）現場LPBF高速高能X射線成像實驗裝置示意圖。（B）顯示雷射開啟時靜態粉末堆積狀態的X射線圖像。（C）雷射熔化起始的X射線圖。（D）顯示汽化開始的X射線圖像。（E）充分發展的熔池的X射線圖像。
圖10從原料粉末轉移到構建體的孔隙。（A–H）X射線圖像序列，顯示在DED工藝中熔融輸送的粉末後，原料Ti64粉末內部的孔隙轉移到熔融池中。
通過集成高速X射線成像、聲學傳感器和機器學習，開發了相應的雷射焊接現場監測系統。高速X射線成像用於將聲發射（AE）信號與實際處理事件相關聯。結合機器學習算法，圖像的分類準確率在74%到95%之間。X射線圖像檢測器的有效空間解析度可以達到11 μm，將AE與ML（機器學習）相結合，如圖11所示，在雷射焊接過程的現場和實時監控方面具有廣泛的應用潛力。
圖11（A）導電焊接，（B）穩定鎖孔的實時X射線圖像；（C）不穩定的鎖孔和（D）飛濺。
3.3強雷射等離子體物理的超快成像
在雷射驅動的ICF中，熱點的不對稱性和殼材料進入熱點的混合效應仍然是限制ICF內爆產率進一步提高的重要因素。捕捉具有高時間和空間解析度的熱點圖像對於分析熱點形狀的不對稱性和熱點對稱控制的物理設計至關重要。基於Kirkpatrick–Baez（KB）的X射線高速顯微成像系統廣泛應用於ICF領域。已開發出各種KB顯微成像系統，如全反射寬帶KB顯微成像設備、多層膜准單能響應KB顯微成像技術和多鏡結構先進KB顯微成像裝置。上述成像系統具有大視場（~1 mm）、高空間解析度（<5 μm）和高時間解析度（<100 ps），如圖12A、B所示。它被用來觀察CH殼層內爆、兩端黑腔內爆和玻璃殼層內爆炸推動靶的過程。一些實驗結果如圖12C所示。
圖12 Kirkpatrick–Baez（KB）顯微鏡示意圖和拍攝結果。（A）四通道反射式KB顯微鏡示意圖。（B）雙通道顯微鏡系統示意圖。（C）在KB顯微鏡的四個通道中記錄爆炸目標的時間積分圖像。
X射線分幅記錄技術具有簡單的針孔成像或KB顯微成像或彎曲晶體成像，具有高空間解析度成像能力，可實現二維高空間解析度成像診斷，觀察內爆過程中熱點形態的演變。為進一步提高成像時間分辨能力，結合電子漂移技術研製了X射線漂移成像系統。通過加速漂移區的光電子，實現了電子群的「速度色散」。系統原理和原理圖如圖13所示。脈衝寬度擴大20倍，時間解析度從60 ps提高到20 ps，具有較高的時空解析度診斷能力該技術已用於研究熱點形態演變、燃料運動狀態和熱點混合程度。隨著電荷效應的增大，噪聲增大，獲取的圖像信噪比降低，影響了圖像的空間解析度。
圖13膨脹X射線成像儀（DIXI）示意圖。
4單鏡頭超快光學成像
傳統上，泵-探頭方法允許通過重複測量捕獲動態。然而，許多超快現象要麼不可重複，要麼難以再現，如雷射誘導的衝擊波、微流體和光化學反應。在這種情況下，單次激發超快光學成像技術成為克服泵-探頭限制的必要手段。已經開發了各種超快單次拍攝成像方案，用於在小於納秒的時間尺度內捕獲非重複超快現象的二維圖像。在本綜述中，我們主要關注主動照明超快成像技術，該技術需要系統中的超激發照明雷射脈衝，而忽略了接收成像方法。後一種方法不需要照明光，可以捕捉自發光現象，如壓縮超快攝影（CUP）。典型的主動單激發超快光學成像方法包括飛秒時間分辨光學偏振法（FTOP）、頻域全息術（FDH）、頻域層析成像（FDT）、時間分辨全息偏振顯微鏡（THPM）、順序定時全光映射攝影（STAMP）和多曝光成像的頻率識別算法（FRAME）。
4.1單次飛秒時間分辨光學偏振法
FTOP的主要特點是光學偏振技術。FTOP捕捉到了強飛秒雷射脈衝傳播的超快動力學。圖14A顯示了實驗示意圖。雷射束由分束器分為泵浦脈衝和探測脈衝。探測脈衝由晶體倍頻，並由四級梯隊在空間上劃分為四個子脈衝。泵浦脈衝束通過延遲線和半波片後，聚焦到充滿CS2靶的熔融二氧化矽試管中。圖14B顯示了CS2中泵浦脈衝傳播的記錄FTOP圖像。幀間隔約為0.96 ps，對應的幀速率約為1.05 THz。FTOP利用雷射脈衝寬度實現高時間解析度，但幀數和成像視場有限，只能拍攝具有非重疊軌跡的超快現象。
圖14用於捕獲在熔融二氧化矽試管中傳播的單個超短脈衝的多幀FTOP技術。（A） FTOP成像技術的實驗示意圖和（B）熔融石英中脈衝傳播的單次四幀觀測。在相同的實驗條件下，使用不同的雷射拍攝傳播輪廓。
4.2單次激發頻域全息術
單激發頻域全息術（FDH）是在頻域干涉法（FDI）的基礎上發展起來的一種具有一維空間解析度的單激發超快相位測量技術。FDH的優點是在皮秒時間尺度上以飛秒時間解析度單次測量光學相移。圖15顯示了FDH的原始系統示意圖。
圖15 FDH實驗裝置示意圖。
4.3單激發FDT
層析成像是基於對沿不同方向穿過物體的輻射的測量，這使得能夠從順序測量的投影中對隱藏的靜止物體進行無創成像。FDT可以成像廣泛的非線性傳播現象，包括氣體中的細絲形成和等離子體尾波場的演變。圖17A顯示了單激發FDT的示意圖。由於非線性折射率相關性和強泵浦脈衝產生的等離子體，熔融石英玻璃中的瞬態折射率結構在光速下發生變化。使用三層結構BBO（β-硼酸鋇）晶體產生15個倍頻脈衝，其中選擇5個具有不同投影角的脈衝作為探測脈衝，如圖16A所示。然後，探測脈衝在目標位置在空間和時間上重疊，動態過程由光譜成像干涉儀測量。熔融石英玻璃中非線性雷射傳播的動畫快照如圖16B所示。重建的快照顯示了在7.4 ps內的自聚焦和9.8 ps的雷射絲化動力學。在12.2 ps時產生的陡壁折射率空穴表明等離子體誘導了負折射率變化，抵消了雷射誘導的正非線性折射率變化。
圖16 主層析成像的原理圖和實驗。（A）單次激發頻域層析成像裝置示意圖；（B）單次拍攝的指數分布的斷層圖像。
4.4 THPM
根據角復用全息技術，THPM可以捕獲偏振敏感透明材料中出現的超快現象。圖17A顯示了THPM系統的示意圖。將倍頻探針雷射脈衝分離為兩個脈衝，分別作為泵和探針。參考脈衝和信號脈衝之間的干涉全息圖由CCD相機捕獲，CCD相機通過不同的空間濾波器加載不同的空間載波頻率。然後，可以通過成像算法重建兩個正交偏振分量的相位和振幅分布。THPM技術可以通過一次測量在兩個不同時間捕獲超快動力學的兩個正交偏振態的振幅和相位分布。在圖17B中，使用THPM系統測量了皮秒雷射與兩個典型偏振敏感樣品相互作用的動態過程。在0.1和1.7 ns處的振幅和相位變化驗證了衝擊波的產生和傳播。
圖17 用時間分辨全息偏振顯微鏡（THPM）方法研究了兩種典型偏振敏感樣品中皮秒雷射輻照的動力學：線性偏振器和雲母層。（A） THPM系統的示意圖，右下插圖，四個參考脈衝的產生。（B）雲母薄片樣品中超快雷射誘導損傷的振幅和相位對比度圖像。
4.5 STAMP
在單鏡頭光學成像中，一種稱為STAMP的頻率-時間編碼技術因其高幀速率（高達太赫茲）、可調幀間隔（fs–ns）和高圖像質量（接近光學顯微鏡）的優勢而備受關注。STAMP的主要原理是通過使用時間映射裝置（TMD）和空間映射裝置（SMD）將時間和空間信息映射成線性啁啾雷射脈衝。圖18A顯示了25幀SF-STAMP配置，這是STAMP系統的最高幀數。捕獲了具有亞皮秒時間解析度的Ge2Sb2Te5 (GST) 晶體到非晶相變的超快2D突發圖像，如圖18B所示。與潛望鏡陣列相比，DOE可以在製造仍然複雜的情況下實現更大的幀數。此外，還設計了一個分支4f系統，採用切片鏡作為光譜切片器，在保持像素解析度的同時增加幀數。
圖18 時序全光學映射攝影(STAMP):(A) STAMP光學原理圖;(B)使用STAMP對等離子體動力學進行連續成像。
4.6 FRAME
FRAME是另一種空間分頻技術。超快2D視頻成像首先通過具有光譜兼容性、高時間和空間解析度的FRAME實現。在FRAME中，幀間隔的時間尺度可以達到飛秒級。FRAME的原理圖如圖19A、B所示。FRAME編碼不同的載波頻率，通過Ronchi光柵實現強度調製來檢測子脈衝，然後在後處理步驟中進行解碼。
圖19 用於多次曝光成像的頻率識別算法。(A) FRAME示意圖。(B) FRAME的原理證明。(C)泵脈衝通過CS2液體傳播。(D)聚焦雷射脈衝的幀視頻序列。泵浦光脈衝通過CS2液體傳播時的重構圖像序列。
5.總結和展望
綜上所述，雷射技術的進步帶來了前所未有的高能量密度物理現象和新的理論機制，推動了ICF、雷射加速器、雷射先進位造等領域的進步，並使高功率雷射與材料相互作用的理論研究越來越有吸引力。各種不同應用的超快成像技術正在迅速發展，以幫助研究人員觀察和理解這些瞬態現象。本文的重點是回顧三種常用的超快成像方法的原理和應用，包括泵探頭、X射線診斷技術和單次光學脈衝成像。
損害閾值以上的過程是主要焦點。每種超快成像技術都有其自身的優點和局限性。例如，X射線的穿透性有助於等離子體的內部成像，但在大多數情況下，超快攝影只能捕獲一幀圖像，設備複雜且昂貴。在普通實驗室條件下，基於飛秒雷射的可見光攝影相對方便，但在複雜的電磁環境中，信號很容易受到干擾和失真。表1總結了本綜述中提到的幾種代表性超快成像技術的分類、時間解析度和應用。
這篇綜述為相關領域的研究人員提供了一個參考，儘管在涵蓋所有超快成像技術方面存在困難。預計單次爆發成像技術，如FTOP和STAMP，將成為一種可靠的測量方法，但仍有一些參數如幀數等需要改進。值得注意的是，MEMS和NEMS中的微納米結構，如5G和6G的高頻諧振器、可用於生物檢測的微納光束等，也將利用運動和內部結構及缺陷的超快成像，值得進一步研究。
來源：Ultrafast imaging for uncovering laser–material interaction dynamics, International Journal of Mechanical System Dynamics, doi.org/10.1002/msd2.12024
參考文獻：Shiner B. The impact of fiber laser technology on the world wide material processing market. CLEO: Applications and Technology, Optical Society of America. 2013;AF2J:1.
長三角G60雷射聯盟陳長軍原創作品！