我国科学家完成1.36公里外毫米级方针的高分辩成像

liukang20244天前在线吃瓜907

中国科学技能大学网站音讯，5月9日，中国科学技能大学潘建伟、张强、徐飞虎等人联合美国麻省理工学院、中国科学院西安光学精密机械研讨所等单位，初次提出并试验验证了自动光学强度干与技能组成孔径技能，完成了对1.36公里外毫米级方针的高分辩成像。

试验体系的成像分辩率较干与仪中的单台望远镜提高约14倍。该效果以“Active Optical Intensity Interferometry”为题宣布在世界学术期刊《物理谈论快报》上，被选为修改引荐论文（Editors’Suggestion），并被美国物理学会（APS）部属网站Physics所报导。

传统成像技能的分辩率遭到单个孔径衍射极限的限制。为打破这一物理极限，研讨人员长时间致力于开展各类组成孔径成像技能。例如，2019年事情视界望远镜（EHT）构建了一个地球标准的组成孔径，在射电波段成功获得了M87星系中心黑洞的首张图画。这一开创性效果荣获了2020年根底物理学打破奖。但是，因为大气湍流引起的相位不稳定性，EHT所选用的根据振幅干与的组成孔径技能很难直接运用于光学波段。早在20世纪50年代，英国科学家Hanbury Brown和Twiss（HBT）一起提出了强度干与成像技能，并于1956年成功完成天狼星直径的丈量。与振幅干与技能比较，运用热光二阶干与性质的强度干与技能对大气湍流和望远镜光学缺点不灵敏，运用于光学长基线组成孔径成像具有一起优势。尽管如此，当时强度干与技能仍局限于恒星成像等被迫成像运用。为了完成远距离非自发光方针的高分辩率成像，并反抗大气湍流，结合自动照明的强度干与技能成为了一个极佳的候选计划。但是，因为缺少有用的远距离热光照明计划和鲁棒的图画重建算法，强度干与技能运用于自动组成孔径成像范畴仍具有挑战性。

试验体系示意图

针对上述难题，本研讨团队立异性地提出了自动光学强度干与技能，开发了一种多激光发射器阵列体系，通过大气湍流的天然调制，奇妙地组成多个相位独立的激光束以完成远距离赝热照明。如上图所示，在1.36公里城市大气链路外场试验中，研讨团队运用8个彼此独立的激光发射器构建发射阵列照耀方针，相邻发射器距离为0.15米，大于大气湍流的典型外标准（一般为0.02-0.05米），以保证每束激光在通过大气传达后具有独立且随机的相位改变。一起，构建的接纳体系由两台可移动的望远镜组成0.07-0.87米的干与基线，结合高灵敏度的单光子勘探器以丈量方针反射光场的强度相关信息。研讨团队还开发了鲁棒的图画康复算法，终究成功重建出具有毫米级分辩率的方针图画。

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勘探等运用场景拓荒了新的可能性。《物理谈论快报》审稿人高度评价该效果，以为“该论文在远距离大气高分辩率成像问题上取得了重大进展”（“the paper makes a significantadvance in the issue of high-resolution imaging through the atmosphereat extended distances”）。

该研讨得到了国家天然科学基金委、中国科学院、科技部、上海市和安徽省的大力支持。博士研讨生刘陆川和博士后吴骋、李伟为一起榜首作者。

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