ピコ秒音響パルスは極めて短く、典型的には0.1 μm以下の長さを持ちます。これまでに、私たちは透明固体中を伝播するピコ秒ひずみパルスを可視化するトモグラフィー手法を開発し、以下の論文で報告しました：「Tomographic reconstruction of picosecond acoustic strain propagation」 M. Tomoda、O. Matsuda、O. B. Wright、R. Li Voti、Appl. Phys. Lett. 90, 041114 (2007)。ここでは、自動スキャンにより空間分解能を向上させた拡張手法を紹介します。
本実験で用いた試料は、直径10 mmのガラス半球であり、平坦面にアルミニウム薄膜を蒸着させた構造です。アルミニウム膜中で赤外レーザーパルスにより生成されたピコ秒音響パルスはガラス中へ伝播し、青色レーザーパルスを用いて検出されます。下図を参照してください。
ピコ秒音響トモグラフィーの概略図（左）、光反射率変化の角度依存性（中央）、および再構成された音響パルス（右）。
半球試料を回転させながら多角的に測定を行い、データセットを構築します。これをコンピュータアルゴリズムで解析し、ガラス中を伝播する音響パルスの形状を再構成します。以下のアニメーションをご覧ください。
画像をクリックすると、ガラス中を伝播するピコ秒音響パルスのアニメーション（254 kB）が再生されます。
アニメーションは3種類表示されます。「Theory」は各時点での超音波パルス波形の理論シミュレーション、「Reconstruct」は再構成された音響パルス形状、「Experiment」は実験データから得られた音響パルス形状を示しています。
この音響パルスの中心周波数は約20 GHzです。アニメーション後半では、第二の小さなパルスが観測されます。これはガラス-アルミニウム界面で反射した音響エコーであり、アルミニウム膜内を往復した後にガラス半球へ再入射した成分です。
本手法は、ピコ秒音響パルスの形状と伝播に伴う変化を詳細に解析する上で極めて有効です。詳細は以下の論文をご参照ください： 「Tomographic reconstruction of picosecond acoustic strain pulses using automated angle-scan probing with visible light」 M. Tomoda、H. Matsuo、O. Matsuda、R. Li Voti、O. B. Wright, Photoacoustics 34, 100567 (2023)。