記者24日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校教授潘建偉、徐飛虎等實現(xiàn)了超過200公里的遠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，為遠距離目標識別、對地觀測等領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了新道路。成果日前發(fā)表在國際學(xué)術(shù)知名期刊《光學(xué)》上。

如何“看得更遠、看得更清”是人類對視覺感知的不懈追求。近年來發(fā)展的激光雷達成像技術(shù)能夠?qū)δ繕藞鼍斑M行高精度三維成像。單光子成像雷達作為一種具有單光子級探測靈敏度和皮秒級時間分辨率的新興激光雷達成像技術(shù)，是實現(xiàn)遠距離光學(xué)成像的理想方案。然而，隨著成像距離的拓展，從目標返回的信號光子急劇減少;大氣擾動和散射、太陽背景、單光子探測器的暗電流等方面會帶來大量的背景噪聲;簡單地提高激光功率無法解決遠距離條件下信噪比極低的問題，因此，實現(xiàn)遠距離成像雷達面臨著巨大挑戰(zhàn)。

為了實現(xiàn)百公里單光子成像，研究團隊搭建了全新的單光子雷達系統(tǒng)，并發(fā)展了針對遠距離成像的多項新技術(shù)，包括原創(chuàng)的時間濾波抑制噪聲技術(shù)，信噪比提高達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器;以及對整套光學(xué)系統(tǒng)進行光學(xué)鍍膜等。基于此單光子雷達系統(tǒng)，研究人員于2020年1月在新疆的高山上對百公里外的多個目標進行三維成像，并測試了單光子計算成像算法。結(jié)果顯示，該系統(tǒng)可以在200公里范圍內(nèi)進行精確的三維成像，成像靈敏度達到單像素單光子。

該研究工作對于面向低功耗、高分辨率等實用化需求的遠距離激光雷達研究具有重要應(yīng)用價值。審稿人對該工作給予高度評價，稱贊“在遠距離成像上的成就令人印象深刻”，是“在遠距離單光子成像中的一次壯舉”。

關(guān)鍵詞： 單光子三維成像