Teknologi begitu cepat berkembang dan beroperasi pada skala di luar nalar kita. Yang terbaru adalah tentang laser yang digunakan pada Institut national de la recherche scientifique (INRS) yang dapat menghasilkan gelombang ultra pendek dalam kisaran femtosecond (10-15 detik), atau satu kuadrat triliun dalam satu detik, kisaran yang terlalu pendek untuk dapat divisualisasikan dan dibayangkan oleh indra manusia.
Profesor INRS dan spesialis pencitraan ultra cepat bernama Jinyang Liang dan rekan penelitinya yang memimpin penelitian tersebut dari Quebec University Institute National de la Recherche Scientifique (INRS) dan California Institute of Technology (Caltech) bernama Lihong Wang mengatakan meskipun beberapa pengukuran dimungkinkan pada gelombang tersebut, namun tidak ada yang mengalahkan gambar yang jelas.
Apa yang mereka telah kembangkan tersebut mereka sebut dengan T-Cup (Compressed ultrafast photography), yang diklaim sebagai kamera tercepat di dunia, yang mampu menangkap sepuluh triliun frame per detik. Kamera baru ini secara harfiah memungkinkan untuk membekukan waktu untuk melihat 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 fenomena dinamis dalam biologi dan fisika. Tetapi untuk memanfaatkan potensi metode ini, perlu ada cara untuk merekam gambar secara real time pada resolusi temporal atau berkaitan dengan waktu yang sangat singkat dalam satu eksposur, yaitu jumlah cahaya yang diterima sensor digital di dalam kamera yang kemudian diproses dalam bentuk file foto.
Menggunakan teknik pencitraan saat ini, pengukuran yang diambil dengan gelombang laser ultra pendek harus diulang berkali-kali, yang sesuai untuk beberapa jenis sampel inert atau sampel diam. Tetapi tidak mungkin untuk beberapa jenis sampel yang lebih rapuh. Sebagai contoh, kaca berukir laser hanya dapat mentolerir gelombang laser tunggal, menyisakan kurang dari satu picosecond -satuan waktu paling cepat dalam akses komputer- untuk menangkap hasilnya. Dalam kasus seperti itu, teknik pencitraan harus mampu menangkap seluruh proses secara real time atau waktu nyata.
Teknology CUP (Compressed ultrafast photography) yang telah ada adalah titik awal yang baik dari penelitian ini. Pada 100 miliar frame per detik, metode ini mendekati, tetapi tidak memenuhi spesifikasi yang diperlukan untuk mengintegrasikan laser femtosecond atau pancaran denyutan optik dalam durasi yang sangat singkat. 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 yang digunakan untuk pencitraan dalam dunia medis.
“Kami tahu bahwa dengan hanya menggunakan kamera beruntun femtosecond, kualitas gambar akan terbatas,” kata Profesor Lihong Wang, Bren Profesor Teknik Medial dan Teknik Elektro di Caltech dan Direktur Caltech Optical Imaging Laboratory (COIL).
“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 (Salah satu tekni proyeksi) untuk mendapatkan gambar berkualitas tinggi bersamaan dengan itu merekam sepuluh triliun frame per detik.”
Kamera tersebut kemudian diklaim menjadi kamera tercepat di dunia, menetapkan rekor baru dunia untuk kecepatan pencitraan real-time, t-cup membuka generasi baru mikroskop untuk biomedis, ilmu material dan aplikasi lainnya. Kamera tersebut merupakan awal perubahan yang mendasar, sehingga memungkinkan untuk menganalisis interaksi antara cahaya dan materi pada resolusi temporal yang tak terhingga.
Bahkan menurut Liang, mereka masih melihat kemungkinan untuk meningkatkan kecepatan hingga satu quadrilliun -Jumlah bilangan di atas triliun-. Dengan kecepatan itu pasti menarik untuk mengungkap wawasan baru dan rahasia yang terdeteksi dari interaksi cahaya dan materi.
Referensi
[1] Liang, Jinyang. Zhu, Liren. V. Wang, Lihong. 2018. Single-shot real-time femtosecond imaging of temporal focusing. Jurnal Light: Science & Applications. DOI: 10.1038/s41377-018-0044-7
[2] Liang, Jinyang. V. Wang, Lihong. 2018. Single-shot ultrafast optical imaging. Jurnal Optica. DOI: 10.1364/OPTICA.5.001113
[3] Institut national de la recherche scientifique – INRS. 2018. World’s fastest camera freezes time at 10 trillion frames per second. Diakses dari : https://www.sciencedaily.com/releases/2018/10/181012093008.htm