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中國科學(xué)家實現(xiàn)1.36公里外毫米級高分辨成像技術(shù)

1個月前 來源:新華社 觀看:22

  記者12日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校潘建偉、張強(qiáng)、徐飛虎等人聯(lián)合中國科學(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),首次提出并實驗驗證了主動光學(xué)強(qiáng)度干涉技術(shù)合成孔徑技術(shù),實現(xiàn)了對1.36公里外毫米級目標(biāo)的高分辨成像。實驗系統(tǒng)的成像分辨率較干涉儀中的單臺望遠(yuǎn)鏡提升約14倍。相關(guān)成果日前發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》。yfA即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

  傳統(tǒng)成像技術(shù)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,事件視界望遠(yuǎn)鏡所采用的基于振幅干涉的合成孔徑技術(shù)很難直接應(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),其應(yīng)用于光學(xué)長基線合成孔徑成像具有獨特優(yōu)勢,但當(dāng)前該技術(shù)仍局限于恒星成像等被動成像應(yīng)用。yfA即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

  為實現(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)合主動照明的強(qiáng)度干涉技術(shù)成為極佳的候選方案。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)應(yīng)用于主動合成孔徑成像領(lǐng)域仍具挑戰(zhàn)性。yfA即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

  針對上述難題,研究團(tuán)隊提出主動光學(xué)強(qiáng)度干涉技術(shù),開發(fā)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,巧妙合成多個相位獨立的激光束以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離贗熱照明。yfA即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

  在1.36公里城市大氣鏈路外場實驗中,研究團(tuán)隊使用8個相互獨立的激光發(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,以確保每束激光在經(jīng)過大氣傳播后具有獨立且隨機(jī)的相位變化。同時,構(gòu)建的接收系統(tǒng)由兩臺可移動的望遠(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以測量目標(biāo)反射光場的強(qiáng)度關(guān)聯(lián)信息。研究團(tuán)隊還開發(fā)了魯棒的圖像恢復(fù)算法,最終成功重建出具有毫米級分辨率的目標(biāo)圖像。yfA即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

  研究人員介紹,該工作為遠(yuǎn)距離、高精度的遙感成像和日益重要的空間碎片探測等應(yīng)用場景開辟了新的可能性。yfA即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

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