3月25日消息 據(jù)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)網(wǎng)站，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉、徐飛虎等實(shí)現(xiàn)超過 200 公里的遠(yuǎn)距離單光子三維成像，首次將成像距離從十公里突破到百公里量級(jí)，為遠(yuǎn)距離目標(biāo)識(shí)別、對(duì)地觀測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了新道路。該成果于近期發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)知名期刊《Optica》上。

據(jù)介紹，潘建偉、徐飛虎研究組經(jīng)過長(zhǎng)期的成像算法和光學(xué)技術(shù)攻關(guān)，發(fā)展了單像素單光子成像算法、近紅外波段高效率單光子收集和探測(cè)、近衍射極限收發(fā)一體光學(xué)控制等核心技術(shù)。研究團(tuán)隊(duì)于 2019 年在城市環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了距離達(dá) 45 公里的單光子三維成像，突破了由英國(guó)哈利瓦特大學(xué)保持的最遠(yuǎn)距離紀(jì)錄(10 公里)。

在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)通過進(jìn)一步技術(shù)突破，將成像距離拓展到 201.5 公里，成像靈敏度達(dá)到平均每個(gè)像素 0.4 個(gè)信號(hào)光子。為了實(shí)現(xiàn)百公里單光子成像，研究團(tuán)隊(duì)搭建了全新的單光子雷達(dá)系統(tǒng)(圖 1)，并發(fā)展了針對(duì)遠(yuǎn)距離成像的多項(xiàng)新技術(shù)，包括原創(chuàng)的時(shí)間濾波抑制噪聲技術(shù)(提高信噪比達(dá) 50 倍)，自主研制的小型化高效率、低噪聲銦鎵砷紅外單光子探測(cè)器(探測(cè)效率 19.3%，暗計(jì)數(shù) 0.1kHz)，對(duì)整套光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)鍍膜(系統(tǒng)透過率提高 2 倍)等。

IT之家了解到，基于此單光子雷達(dá)系統(tǒng)，研究人員于 2020 年 1 月在新疆的高山上對(duì)百公里外的多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行三維成像(圖 2)，并測(cè)試了單光子計(jì)算成像算法;結(jié)果顯示該系統(tǒng)可以在 200 公里范圍內(nèi)進(jìn)行精確的三維成像，成像靈敏度達(dá)到單像素單光子。

據(jù)悉，該研究工作對(duì)于面向低功耗、高分辨率等實(shí)用化需求的遠(yuǎn)距離激光雷達(dá)研究具有重要應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞： 中國(guó)科大單光子