中國科學(xué)家實(shí)現(xiàn)1.36公里外毫米級(jí)高分辨成像技術(shù) 突破衍射極限

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2025-05-17 13:54:13 環(huán)球網(wǎng)

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉,、張強(qiáng)、徐飛虎等人與中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所等國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)合作,，首次提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了主動(dòng)光學(xué)強(qiáng)度干涉技術(shù)合成孔徑技術(shù),。這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對1.36公里外毫米級(jí)目標(biāo)的高分辨成像，成像分辨率較干涉儀中的單臺(tái)望遠(yuǎn)鏡提升了約14倍,。相關(guān)成果發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》,。

傳統(tǒng)成像技術(shù)的分辨率受單個(gè)孔徑衍射極限限制。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,，基于振幅干涉的合成孔徑技術(shù)難以直接應(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),，該技術(shù)在光學(xué)長基線合成孔徑成像中具有獨(dú)特優(yōu)勢，但目前仍局限于恒星成像等被動(dòng)成像應(yīng)用。

為了實(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)成為一種極佳的選擇。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)在主動(dòng)合成孔徑成像領(lǐng)域的應(yīng)用仍面臨挑戰(zhàn)。

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)了一種多激光發(fā)射器陣列系統(tǒng),，通過大氣湍流的自然調(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,。在外場實(shí)驗(yàn)中,，研究團(tuán)隊(duì)使用8個(gè)相互獨(dú)立的激光發(fā)射器構(gòu)建發(fā)射陣列照射目標(biāo)，相鄰發(fā)射器間距為0.15米,，大于大氣湍流的典型外尺度,，確保每束激光在經(jīng)過大氣傳播后具有獨(dú)立且隨機(jī)的相位變化。接收系統(tǒng)由兩臺(tái)可移動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡組成0.07至0.87米的干涉基線,，結(jié)合高靈敏度的單光子探測器測量目標(biāo)反射光場的強(qiáng)度關(guān)聯(lián)信息,。研究團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了魯棒的圖像恢復(fù)算法，最終成功重建出具有毫米級(jí)分辨率的目標(biāo)圖像,。

這項(xiàng)工作為遠(yuǎn)距離,、高精度的遙感成像和空間碎片探測等應(yīng)用場景開辟了新的可能性。

(責(zé)任編輯：zhangxiaohua)

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