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中国科学技术大学团队首次提出并验证了主动光学强度干涉技术合成孔径技术,实现对1.36公里外毫米级目标的高分辨成像,成像分辨率提升约14倍,为远距离成像领域带来革命性进展。

  记者12日从中国科学技术大学获悉,该校潘建伟、张强、徐飞虎等人联合国内外团队,首次提出并验证了主动光学强度干涉技术合成孔径技术,成功实现对1.36公里外毫米级目标的高分辨成像。这一技术突破将成像系统的分辨率较干涉仪中的单台望远镜提升了约14倍,为远距离成像领域带来了革命性进展。相关研究成果已近日发表于国际学术期刊《物理评论快报》。

  在传统成像技术中,分辨率受到单个孔径衍射极限的制约,限制了成像的清晰度。为了打破这一物理限制,科研人员一直在探索和发展各种合成孔径成像技术。例如,2019年事件视界望远镜(EHT)通过构建一个地球尺度的合成孔径,成功在射电波段捕捉到M87星系中心黑洞的首张图像,但这一技术难以直接应用于光学波段。

  大气湍流引起的相位不稳定性成为光学波段成像的一大障碍。为了实现远距离非自发光目标的高分辨率成像,并克服大气湍流的影响,结合主动照明的强度干涉技术成为理想的选择。然而,缺乏高效的远距离热光照明方案和稳健的图像重建算法,使得强度干涉技术在主动合成孔径成像领域的应用面临挑战。

  针对这些难题,中国科学技术大学的研究团队创新性地提出了主动光学强度干涉技术,并开发了一种多激光发射器阵列系统。该系统通过大气湍流的自然调制,合成多个相位独立的激光束,实现远距离赝热照明。在1.36公里的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,相邻发射器间距为0.15米,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,研究团队构建的接收系统由两台可移动的望远镜组成,干涉基线长度在0.07米至0.87米之间可调,结合高灵敏度的单光子探测器,测量目标反射光场的强度关联信息。通过开发稳健的图像恢复算法,研究团队成功重建出具有毫米级分辨率的目标图像,为远距离、高精度的遥感成像和空间碎片探测等应用场景提供了新的可能。

  这一成果不仅展示了中国在光学成像技术领域的创新能力,也为未来的遥感成像和空间探测任务提供了强有力的技术支撑。(文章来源:科技日报)