中国科学家实现1.36公里外毫米级高分辨成像技术

记者12日从中国科学技术大学获悉，该校潘建伟、张强、徐飞虎等人联合中国科学院西安光学精密机械研究所等国内外科研机构，首次提出并实验验证了主动光学强度干涉技术合成孔径技术，实现了对1.36公里外毫米级目标的高分辨成像。实验系统的成像分辨率较干涉仪中的单台望远镜提升约14倍。相关成果日前发表于国际权威学术期刊《物理评论快报》。

传统成像技术的分辨率受到单个孔径衍射极限的制约。为突破这一极限，研究人员致力于发展各类合成孔径成像技术。例如，事件视界望远镜构建了一个地球尺度的合成孔径。但由于大气湍流引起的相位不稳定性，事件视界望远镜所采用的基于振幅干涉的合成孔径技术很难直接应用于光学波段。早在20世纪50年代，科学家提出强度干涉成像技术，其应用于光学长基线合成孔径成像具有独特优势，但当前该技术仍局限于恒星成像等被动成像应用。

为实现远距离非自发光目标的高分辨率成像，并抵抗大气湍流，结合主动照明的强度干涉技术成为极佳的候选方案。然而，由于缺乏有效的远距离热光照明方案和鲁棒的图像重建算法，强度干涉技术应用于主动合成孔径成像领域仍具挑战性。

针对上述难题，研究团队提出主动光学强度干涉技术，开发一种多激光发射器阵列系统，通过大气湍流的自然调制，巧妙合成多个相位独立的激光束以实现远距离赝热照明。

在1.36公里城市大气链路外场实验中，研究团队使用8个相互独立的激光发射器构建发射阵列照射目标，相邻发射器间距为0.15米，大于大气湍流的典型外尺度，以确保每束激光在经过大气传播后具有独立且随机的相位变化。同时，构建的接收系统由两台可移动的望远镜组成0.07至0.87米的干涉基线，结合高灵敏度的单光子探测器以测量目标反射光场的强度关联信息。研究团队还开发了鲁棒的图像恢复算法，最终成功重建出具有毫米级分辨率的目标图像。

研究人员介绍，该工作为远距离、高精度的遥感成像和日益重要的空间碎片探测等应用场景开辟了新的可能性。

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