中國實現1.36公里外毫米級成像技術

5月13日消息，據媒體報道，中國科學技術大學潘建偉院士團隊在量子光學成像領域取得重大突破。研究團隊聯合國內外科研機構，創(chuàng)新性地提出主動光學強度干涉合成孔徑技術，成功實現1.36公里外毫米級目標的高分辨成像，成像分辨率較單臺望遠鏡提升14倍。這一原創(chuàng)性成果近日發(fā)表于《物理評論快報》。


傳統(tǒng)成像技術的分辨率受到單個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。例如，事件視界望遠鏡構建了一個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，事件視界望遠鏡所采用的基于振幅干涉的合成孔徑技術很難直接應用于光學波段。


早在20世紀50年代，科學家提出強度干涉成像技術，其應用于光學長基線合成孔徑成像具有獨特優(yōu)勢，但當前該技術仍局限于恒星成像等被動成像應用。


為實現遠距離非自發(fā)光目標的高分辨率成像，并抵抗大氣湍流，結合主動照明的強度干涉技術成為極佳的候選方案。然而，由于缺乏有效的遠距離熱光照明方案和魯棒的圖像重建算法，強度干涉技術應用于主動合成孔徑成像領域仍具挑戰(zhàn)性。


針對上述難題，研究團隊提出主動光學強度干涉技術，開發(fā)一種多激光發(fā)射器陣列系統(tǒng)，通過大氣湍流的自然調制，巧妙合成多個相位獨立的激光束以實現遠距離贗熱照明。


在1.36公里的城市大氣環(huán)境中，研究團隊使用8個間距0.15米的獨立激光發(fā)射器照射目標，通過0.07-0.87米可調基線接收系統(tǒng)，最終重建出毫米級分辨率的目標圖像。這項技術不僅突破了傳統(tǒng)成像的物理極限，更開創(chuàng)性地解決了大氣湍流環(huán)境下的遠距離高分辨成像難題。


該成果為空間碎片監(jiān)測、遙感測繪等國家重大需求提供了全新的技術路徑，展現出廣闊的應用前景。潘建偉團隊再次以原創(chuàng)性突破推動量子光學技術向實用化邁進，彰顯了中國在量子科技領域的國際領先地位。