遠距離！高精度！我國實現1.36公里外毫米級成像技術

記者12日從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉、張強、徐飛虎等人聯合中國科學院西安光學精密機械研究所等國內外科研機構，首次提出並實驗驗證了主動光學強度干涉技術合成孔徑技術，實現了對1.36公里外毫米級目標的高分辨成像。實驗系統的成像分辨率較干涉儀中的單台望遠鏡提升約14倍。相關成果日前發表於國際權威學術期刊《物理評論快報》。

傳統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，研究人員致力於發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。但由於大氣湍流引起的相位不穩定性，事件視界望遠鏡所採用的基於振幅干涉的合成孔徑技術很難直接應用於光學波段。早在20世紀50年代，科學家提出強度干涉成像技術，其應用於光學長基線合成孔徑成像具有獨特優勢，但當前該技術仍侷限於恆星成像等被動成像應用。

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

針對上述難題，研究團隊提出主動光學強度干涉技術，開發一種多激光發射器陣列系統，通過大氣湍流的自然調製，巧妙合成多個相位獨立的激光束以實現遠距離贗熱照明。

實驗系統示意圖。中國科大供圖

在1.36公里城市大氣鏈路外場實驗中，研究團隊使用8個相互獨立的激光發射器構建發射陣列照射目標，相鄰發射器間距為0.15米，大於大氣湍流的典型外尺度，以確保每束激光在經過大氣傳播後具有獨立且隨機的相位變化。同時，構建的接收系統由兩台可移動的望遠鏡組成0.07至0.87米的干涉基線，結合高靈敏度的單光子探測器以測量目標反射光場的強度關聯信息。研究團隊還開發了魯棒的圖像恢復算法，最終成功重建出具有毫米級分辨率的目標圖像。

研究人員介紹，該工作為遠距離、高精度的遙感成像和日益重要的空間碎片探測等應用場景開闢了新的可能性。

來源：新華社，記者：戴威