Скорость простых ПЗС-матриц — несколько тысяч снимков в секунду, ее сдерживает время считывания данных. Специализированная камера HPV-2 компании Shimadzu делает до 1000000 кадров в секунду с разрешением 312x260 точек, но запрашивает при этом сильного освещения, либо за время  экспозиции небольшой ПЗС-матрицы соберет немного фотонов, и картинка  увязнет в тепловых шумах. А при макросъемке данное освещение неприемлемо, оно просто уничтожит миниатюрный экземпляр. Выход отыскала малочисленная команда оптиков из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе.

В установке STEAM (Serial Time-Encoded Amplified Microscopy) вместо ПЗС используется единственный быстродействующий фотодиод, который улавливает картинку построчно, аналогично тв, получающему эфирный сигнал. А вот сам сигнал формируется и повышается лишь схожими оптическими способами. Все начинается с инфракрасного лазера, который дает короткие, меньше полумиллиардной доли секунды (0,44 нс) импульсы излучения с длиной волны 1590 нм.

Проходя по специальному оптоволокну с неоднородным коэффициентом преломления, импульсы размываются по частоте и порождают непрерывный спектр в интервале 1570-1610 нм. Это довольно узкий диапазон — примерно как между желтым и оранжевыми цветами привычного нам видимого света, но его хватает для работы установки. Далее импульс следует в 2Б-дисперсер. Отражающее интерференционное покрытие делит спектр первичного импульса на десятки мельчайших частей шириной меньше нанометра и каждый из них разлагает в спектральную полоску. Сначала полоски пространственно накладываются друг на друга, но, попав на дифракционную решетку, разделяются и образуют многострочную развертку спектра первоначального светового импульса.

Калифорнийские ученые направляют этот «спектральный душ» прямо на фотографируемый предмет. Получается, что любая его точка подсвечена своим «цветом»: верхний левый угол самой короткой волной, нижний правый — самой длинной. Отразившись от объекта съемки, свет попадает противоположно через тот же 2Б-дисперсер и вновь сводится в единый многоцветный пучок.

Но теперь его спектр уже неоднороден, в нем закодирована яркость различных сегментов снимаемого объекта. Остается только считать эту информацию, для чего спектральное кодирование нужно реконструировать во временное. Для чего импульс обращают в оптоволокно, где скорость света сильно зависит от длины волны: если одна волна короче другой на 1 нм, то к концу пути она отстает на 3,3 нс. Параллельно с этими гонками идет усиление сигнала. В оптоволокно запускаются более коротковолновые лазерные лучи, передающие свою энергию импульсу, передающему информацию.

К концу пути спектральный кадр с охватом длин волн 40 нм удлиняется во времени на 130 нс, а его напряженность увеличивается более чем в тристо раз. Сейчас быстродействующий светодиод преобразует оптический сигнал в электрический, который оцифровывается с частотой 50 миллиардов отсчетов в секунду и записывается в память специализированного компьютера.

Частота кадров определяется периодичностью импульсов, посылаемых исходным лазером. В построенной установке она составляет 6,1 млн снимков в секунду при разрешении 27 х 90 точек. На сегодня это мировой рекорд скорости фотовидеосъемки, причем сами авторы разработки отмечают, что данные показатели можно еще значительно увеличить. Они также указывают, что в конструкции их системы использованы стандартные оптические элементы. Заметим, 2D-дисперсер используется для извлечения подробных спектров. Это позволяет самостоятельно собрать такую установку в любой серьезной оптической лаборатории.

Оригинальными же являются три идеи: использование «спектрального душа» в виде неразрушающей подсветки, простая оптическая модификация снимка из спектрального кодирования во временное и, самое главное, оптическое усиление сигнала, избавляющее от неизбежных шумов электронных систем.