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2021年08月03日
【中国科学报】科学家实现毫米级非视域三维成像

本报讯 中国科学技术大学(以下简称中国科大)教授潘建伟、张强、徐飞虎等与济南量子技术研究院合作,利用频率上转换单光子探测技术,通过实验实现了毫米级非视域三维成像,这是目前非视域成像的最高精度,为该技术的实用化发展开辟了新道路。相关成果日前发表于《物理评论快报》。

传统光学成像手段只能对相机视场范围内的目标物体进行成像。非视域成像利用单光子探测技术记录单个光子的飞行时间信息,结合相关计算成像算法,可以实现对相机视场范围外的目标成像。该技术在反恐侦察、医疗检测、紧急救援、智能驾驶等领域具有广泛的应用价值。在非视域成像技术中,由于光子的飞行时间信息包含了物体间的相对空间位置信息,故对光子飞行时间记录的精度会直接影响物体三维空间重构的精度。传统的非视域成像实验受限于单光子探测器的时间分辨能力(最优几十皮秒),其成像精度仅能达到厘米级。

中国科大研究团队利用脉冲泵浦频率上转换探测技术,实现了时间分辨能力达到1.4皮秒的近红外单光子探测器,并通过长波泵浦和时间域滤波方式将探测器的暗计数降低至5赫兹。

他们利用该单光子探测器所搭建的非视域成像系统,一方面借助于对漫反射墙回波和目标物体信号回波的分时探测,解决了非视域成像技术中难以实现完全同轴的成像系统的问题;另一方面借助于高时间分辨能力,实现了对视域外目标物体的高精度三维重构,其横向空间分辨能力达到2毫米,纵向空间分辨能力达到0.18毫米。最终,研究团队成功对视域外毫米级大小的字母实现了高精度非视域成像。

审稿人认为,“该工作对于非视域成像领域的研究工作者来说极为有趣,是一个重要的技术里程碑”。(桂运安

相关论文信息:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.053602

《中国科学报》 (2021-08-03 第1版 要闻)

http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2021/8/364343.shtm

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