中國(guó)實(shí)現(xiàn)1.36公里外毫米級(jí)成像技術(shù)

5月13日消息，據(jù)媒體報(bào)道，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士團(tuán)隊(duì)在量子光學(xué)成像領(lǐng)域取得重大突破。研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)，創(chuàng)新性地提出主動(dòng)光學(xué)強(qiáng)度干涉合成孔徑技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)1.36公里外毫米級(jí)目標(biāo)的高分辨成像，成像分辨率較單臺(tái)望遠(yuǎn)鏡提升14倍。這一原創(chuàng)性成果近日發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》。


傳統(tǒng)成像技術(shù)的分辨率受到單個(gè)孔徑衍射極限的制約。為突破這一極限，研究人員致力于發(fā)展各類合成孔徑成像技術(shù)。例如，事件視界望遠(yuǎn)鏡構(gòu)建了一個(gè)地球尺度的合成孔徑。但由于大氣湍流引起的相位不穩(wěn)定性，事件視界望遠(yuǎn)鏡所采用的基于振幅干涉的合成孔徑技術(shù)很難直接應(yīng)用于光學(xué)波段。


早在20世紀(jì)50年代，科學(xué)家提出強(qiáng)度干涉成像技術(shù)，其應(yīng)用于光學(xué)長(zhǎng)基線合成孔徑成像具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，但當(dāng)前該技術(shù)仍局限于恒星成像等被動(dòng)成像應(yīng)用。


為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離非自發(fā)光目標(biāo)的高分辨率成像，并抵抗大氣湍流，結(jié)合主動(dòng)照明的強(qiáng)度干涉技術(shù)成為極佳的候選方案。然而，由于缺乏有效的遠(yuǎn)距離熱光照明方案和魯棒的圖像重建算法，強(qiáng)度干涉技術(shù)應(yīng)用于主動(dòng)合成孔徑成像領(lǐng)域仍具挑戰(zhàn)性。


針對(duì)上述難題，研究團(tuán)隊(duì)提出主動(dòng)光學(xué)強(qiáng)度干涉技術(shù)，開發(fā)一種多激光發(fā)射器陣列系統(tǒng)，通過(guò)大氣湍流的自然調(diào)制，巧妙合成多個(gè)相位獨(dú)立的激光束以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離贗熱照明。


在1.36公里的城市大氣環(huán)境中，研究團(tuán)隊(duì)使用8個(gè)間距0.15米的獨(dú)立激光發(fā)射器照射目標(biāo)，通過(guò)0.07-0.87米可調(diào)基線接收系統(tǒng)，最終重建出毫米級(jí)分辨率的目標(biāo)圖像。這項(xiàng)技術(shù)不僅突破了傳統(tǒng)成像的物理極限，更開創(chuàng)性地解決了大氣湍流環(huán)境下的遠(yuǎn)距離高分辨成像難題。


該成果為空間碎片監(jiān)測(cè)、遙感測(cè)繪等國(guó)家重大需求提供了全新的技術(shù)路徑，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。潘建偉團(tuán)隊(duì)再次以原創(chuàng)性突破推動(dòng)量子光學(xué)技術(shù)向?qū)嵱没�邁進(jìn)，彰顯了中國(guó)在量子科技領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位。