更远、更清!我国实现200公里单光子三维成像

更远、更清!我国实现200公里单光子三维成像
2021年03月25日 10:26 央视

  近日,中国科学技术大学潘建伟院士团队实现超过200公里的远距离单光子三维成像,首次将成像距离从十公里突破到百公里量级,为远距离目标识别、对地观测等领域的应用开辟了新道路。该成果日期在国际学术期刊《光学》发表。

  如何“看得更远、看得更清”是人类对视觉感知的不懈追求。近年来发展的激光雷达成像技术能够对目标场景进行高精度三维成像。单光子成像雷达作为一种具有单光子级探测灵敏度和皮秒级时间分辨率的新兴激光雷达成像技术,是实现远距离光学成像的理想方案。然而,如何实现远距离单光子成像雷达,是该领域的研究热点。

  科研团队经过长期攻关,发展了单像素单光子成像算法等核心技术,2019年在城市环境中实现了距离达45公里的单光子三维成像,突破了由英国哈利瓦特大学保持的最远距离纪录(10公里)。在此基础上,研究团队通过进一步技术突破,将成像距离拓展到201.5公里,成像灵敏度达到平均每个像素0.4个信号光子。为了实现百公里单光子成像,研究团队搭建了全新的单光子雷达系统,并发展了针对远距离成像的多项新技术。基于此单光子雷达系统,研究人员在新疆的高山上对百公里外的多个目标进行三维成像,并测试了单光子计算成像算法;结果显示该系统可以在200公里范围内进行精确的三维成像,成像灵敏度达到单像素单光子。

  据介绍,该研究工作对于面向低功耗、高分辨率等实用化需求的远距离激光雷达研究具有重要应用价值。

单光子成像
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