看得更遠、更清！中國科學家實現200公里單光子三維成像

近日，中國科學技術大學潘建偉院士團隊實現超過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、對地觀測等領域的應用開闢了新道路。該成果日期在國際學術期刊《光學》發表。

如何“看得更遠、看得更清”是人類對視覺感知的不懈追求。近年來發展的鐳射雷達成像技術能夠對目標場景進行高精度三維成像。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解析度的新興鐳射雷達成像技術，是實現遠距離光學成像的理想方案。然而，如何實現遠距離單光子成像雷達，是該領域的研究熱點。

科研團隊經過長期攻關，發展了單像素單光子成像演算法等核心技術，2019年在城市環境中實現了距離達45公里的單光子三維成像，突破了由英國哈利瓦特大學保持的最遠距離紀錄（10公里）。在此基礎上，研究團隊通過進一步技術突破，將成像距離拓展到201.5公里，成像靈敏度達到平均每個像素0.4個信號光子。為了實現百公里單光子成像，研究團隊搭建了全新的單光子雷達系統，併發展了針對遠距離成像的多項新技術。基於此單光子雷達系統，研究人員在新疆的高山上對百公里外的多個目標進行三維成像，並測試了單光子計算成像演算法；結果顯示該系統可以在200公里範圍內進行精確的三維成像，成像靈敏度達到單像素單光子。

據介紹，該研究工作對於面向低功耗、高解析度等實用化需求的遠距離鐳射雷達研究具有重要應用價值。（總臺央視記者 帥俊全）