Apa yang terjadi ketika sebuah teknologi yang baru diciptakan sangat akurat cara kerjanya sehingga beroperasi pada skala di luar karakter kemampuan kita. Misalnya, laser yang digunakan oleh Institut national de la recherche scientifique (INRS) yang menghasilkan pulsa ultrashort dalam kisaran femtosekon (10 –15 detik) yang terlalu pendek untuk divisualisasikan. Meskipun beberapa pengukuran dimungkinkan, tidak ada yang mengalahkan kualitas gambarnya, kata profesor INRS dan spesialis pencitraan kecepatan tinggi Jinyang Liang. Dia dan rekan-rekannya, yang dipimpin oleh Lihong Wang dari Caltech, telah mengembangkan apa yang mereka sebut sebagai T-CUP: kamera tercepat di dunia, yang mampu menangkap sepuluh triliun (10 13 ) frame per detik. Kamera berteknologi baru ini, secara harfiah memungkinkan untuk membekukan waktu untuk melihat sebuah fenomena — dan bahkan cahaya! —dalam gerakan yang sangat lambat.
Dalam beberapa tahun terakhir, persimpangan antara inovasi dalam optik non-linear dan pencitraan telah membuka pintu untuk metode baru dan sangat efisien untuk analisis mikroskopis dari fenomena dinamis dalam biologi dan fisika. Tetapi untuk memanfaatkan potensi metode ini, perlu ada cara untuk merekam gambar secara real time pada resolusi temporal yang sangat singkat – dalam satu eksposur.
Menggunakan teknik pencitraan saat ini, pengukuran yang diambil dengan pulsa laser ultrashort harus diulang berkali-kali, yang hanya sesuai untuk beberapa jenis sampel stabil, tetapi tidak mungkin untuk beberapa jenis sampel yang lebih rapuh. Sebagai contoh, pengukiran kaca dengan laser hanya dapat mentolerir pulsa laser tunggal, menyisakan kurang dari satu picosecond untuk menangkap hasilnya. Dalam kasus seperti itu, teknik pencitraan harus mampu menangkap seluruh proses secara real time.
Compressed ultrafast photography (CUP) adalah titik awal yang baik bagi hal tersebut. Dengan 100 miliar frame per detik, metode ini mendekati, meski tidak memenuhi, spesifikasi yang diperlukan untuk mengintegrasikan laser femtosecond. Untuk memperbaiki konsep ini, sistem T-CUP baru dikembangkan berdasarkan pada kamera beruntun femtosecond yang juga menggabungkan jenis akuisisi data yang digunakan dalam aplikasi seperti tomografi.
“Kami tahu bahwa dengan hanya menggunakan kamera beruntun femtosecond, kualitas gambar akan terbatas,” kata Profesor Lihong Wang, dari Caltech, “Jadi untuk meningkatkan ini, kami menambahkan kamera lain yang memperoleh gambar statis. Dikombinasikan dengan gambar yang diperoleh oleh kamera beruntun femtosecond, kita dapat menggunakan apa yang disebut transformasi Radon untuk mendapatkan gambar berkualitas tinggi sambil merekam sepuluh triliun frame per detik.”
Menetapkan rekor dunia untuk kecepatan pencitraan real-time, T-CUP dapat menggerakkan generasi baru mikroskop untuk biomedis, ilmu material, dan aplikasi lainnya. Kamera ini mewakili perubahan mendasar, sehingga memungkinkan untuk menganalisis interaksi antara cahaya dan materi pada resolusi temporal yang tak tertandingi.
Pertama kali digunakan, kamera ultra-cepat memecahkan bidang baru dengan menangkap fokus temporal dari pulsa femtosecond tunggal secara real time. Proses ini direkam dalam 25 frame yang diambil pada interval 400 femtosekon dan merinci bentuk, intensitas, dan sudut kemiringan cahaya.
“Ini merupakan prestasi tersendiri,” kata Jinyang Liang, penulis terkemuka dari karya ini, “tetapi kami sudah melihat kemungkinan untuk meningkatkan kecepatan hingga satu quadrillion (1015) frame per detik!” Kecepatan seperti itu pasti menawarkan wawasan menuju rahasia yang belum terdeteksi dari interaksi antara cahaya dengan materi.
