中國金宝搏入口188實現基于主動光學強度干涉的合成孔徑成像
5月9日，188bet足球潘建偉、張強、徐飛虎等人聯合中國科學院西安光學精密機械研究所等國內外科研機構，首次提出并實驗驗證了主動光學強度干涉技術合成孔徑技術，實現了對1.36公里外毫米級目標的高分辨成像。實驗系統的成像分辨率較干涉儀中的單臺望遠鏡提升約14倍。該成果以“Active Optical Intensity Interferometry”為題發表在國際學術期刊《物理評論快報》上，被選為編輯推薦論文（Editors’Suggestion），并被美國物理學會（APS）下屬網站Physics所報道。
傳統成(cheng)(cheng)(cheng)像(xiang)(xiang)(xiang)技(ji)術(shu)的(de)(de)分(fen)辨率(lv)受到單個孔(kong)徑(jing)衍射極(ji)限的(de)(de)制約。為突(tu)破(po)這(zhe)(zhe)一物(wu)理極(ji)限，研究人員長期致力(li)于(yu)(yu)發展各類合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)孔(kong)徑(jing)成(cheng)(cheng)(cheng)像(xiang)(xiang)(xiang)技(ji)術(shu)。例如，2019年事件視界(jie)望(wang)遠(yuan)鏡（EHT）構建了一個地球尺度的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)孔(kong)徑(jing)，在(zai)射電波(bo)段成(cheng)(cheng)(cheng)功(gong)(gong)獲得了M87星系中心黑(hei)洞的(de)(de)首(shou)張圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)。這(zhe)(zhe)一開創性成(cheng)(cheng)(cheng)果榮獲了2020年基礎物(wu)理學突(tu)破(po)獎。然(ran)而(er)，由于(yu)(yu)大氣(qi)湍(tuan)流引(yin)起的(de)(de)相位不穩定性，EHT所采(cai)用(yong)(yong)的(de)(de)基于(yu)(yu)振幅干(gan)涉的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)孔(kong)徑(jing)技(ji)術(shu)很(hen)難直接應(ying)用(yong)(yong)于(yu)(yu)光(guang)學波(bo)段。早(zao)在(zai)20世紀50年代，英國科學家Hanbury Brown和(he)Twiss（HBT）共同提出了強(qiang)度干(gan)涉成(cheng)(cheng)(cheng)像(xiang)(xiang)(xiang)技(ji)術(shu)，并(bing)于(yu)(yu)1956年成(cheng)(cheng)(cheng)功(gong)(gong)實現(xian)天狼星直徑(jing)的(de)(de)測量。與振幅干(gan)涉技(ji)術(shu)相比，利(li)用(yong)(yong)熱(re)光(guang)二階干(gan)涉性質的(de)(de)強(qiang)度干(gan)涉技(ji)術(shu)對大氣(qi)湍(tuan)流和(he)望(wang)遠(yuan)鏡光(guang)學缺陷(xian)不敏(min)感，應(ying)用(yong)(yong)于(yu)(yu)光(guang)學長基線合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)孔(kong)徑(jing)成(cheng)(cheng)(cheng)像(xiang)(xiang)(xiang)具有(you)獨(du)特優勢。盡管如此，當前強(qiang)度干(gan)涉技(ji)術(shu)仍局(ju)限于(yu)(yu)恒(heng)星成(cheng)(cheng)(cheng)像(xiang)(xiang)(xiang)等(deng)被動成(cheng)(cheng)(cheng)像(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)用(yong)(yong)。為了實現(xian)遠(yuan)距離非自發光(guang)目標(biao)的(de)(de)高分(fen)辨率(lv)成(cheng)(cheng)(cheng)像(xiang)(xiang)(xiang)，并(bing)抵(di)抗大氣(qi)湍(tuan)流，結合(he)主動照明的(de)(de)強(qiang)度干(gan)涉技(ji)術(shu)成(cheng)(cheng)(cheng)為了一個極(ji)佳的(de)(de)候選方案(an)(an)。然(ran)而(er)，由于(yu)(yu)缺乏有(you)效(xiao)的(de)(de)遠(yuan)距離熱(re)光(guang)照明方案(an)(an)和(he)魯(lu)棒(bang)的(de)(de)圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)重建算法，強(qiang)度干(gan)涉技(ji)術(shu)應(ying)用(yong)(yong)于(yu)(yu)主動合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)孔(kong)徑(jing)成(cheng)(cheng)(cheng)像(xiang)(xiang)(xiang)領(ling)域仍具有(you)挑戰性。
實驗系統示意圖
針(zhen)對上述(shu)難題，本研究團隊創新性地提出(chu)了(le)(le)(le)主動光學強(qiang)度(du)(du)干(gan)涉技術(shu)，開(kai)發(fa)(fa)(fa)了(le)(le)(le)一種(zhong)多激(ji)光發(fa)(fa)(fa)射(she)器(qi)陣列系(xi)統(tong)(tong)，通過(guo)(guo)大(da)氣湍(tuan)流(liu)的(de)(de)自然調制，巧妙地合成多個(ge)(ge)相(xiang)(xiang)位獨(du)立的(de)(de)激(ji)光束(shu)(shu)以(yi)實(shi)現遠(yuan)距離贗(yan)熱(re)照明。如(ru)上圖(tu)(tu)所示(shi)，在1.36公(gong)里(li)城市(shi)大(da)氣鏈路外(wai)場實(shi)驗中，研究團隊使用8個(ge)(ge)相(xiang)(xiang)互獨(du)立的(de)(de)激(ji)光發(fa)(fa)(fa)射(she)器(qi)構(gou)(gou)建(jian)(jian)發(fa)(fa)(fa)射(she)陣列照射(she)目(mu)標(biao)(biao)，相(xiang)(xiang)鄰發(fa)(fa)(fa)射(she)器(qi)間(jian)距為0.15米(mi)(mi)(mi)，大(da)于(yu)大(da)氣湍(tuan)流(liu)的(de)(de)典型外(wai)尺度(du)(du)（通常為0.02-0.05米(mi)(mi)(mi)），以(yi)確保每(mei)束(shu)(shu)激(ji)光在經過(guo)(guo)大(da)氣傳播后具(ju)有獨(du)立且隨機的(de)(de)相(xiang)(xiang)位變化。同時，構(gou)(gou)建(jian)(jian)的(de)(de)接收系(xi)統(tong)(tong)由(you)兩臺(tai)可移動的(de)(de)望遠(yuan)鏡組成0.07-0.87米(mi)(mi)(mi)的(de)(de)干(gan)涉基線，結合高靈敏度(du)(du)的(de)(de)單光子探(tan)測(ce)器(qi)以(yi)測(ce)量目(mu)標(biao)(biao)反射(she)光場的(de)(de)強(qiang)度(du)(du)關(guan)聯信息。研究團隊還開(kai)發(fa)(fa)(fa)了(le)(le)(le)魯棒的(de)(de)圖(tu)(tu)像恢復(fu)算法，最終成功重建(jian)(jian)出(chu)具(ju)有毫米(mi)(mi)(mi)級分辨率的(de)(de)目(mu)標(biao)(biao)圖(tu)(tu)像。
該工作為遠距離、高(gao)精度的(de)(de)遙感(gan)成(cheng)(cheng)像(xiang)和日(ri)益(yi)重要的(de)(de)空(kong)間碎片探測等應用場(chang)景(jing)開辟了(le)新的(de)(de)可(ke)能性(xing)。《物理評(ping)論快報》審稿人高(gao)度評(ping)價該成(cheng)(cheng)果，認(ren)為“該論文在遠距離大氣高(gao)分辨(bian)率成(cheng)(cheng)像(xiang)問題上取得了(le)重大進展”（“the paper makes a significantadvance in the issue of high-resolution imaging through the atmosphereat extended distances”）。
該研究(jiu)得(de)到了國家自然科(ke)(ke)(ke)學基金委、中(zhong)國科(ke)(ke)(ke)學院、科(ke)(ke)(ke)技部、上海市和安徽省的大(da)力支持(chi)。博士(shi)(shi)研究(jiu)生劉陸川(chuan)和博士(shi)(shi)后吳騁、李偉為共同(tong)第一(yi)作(zuo)者。
論文鏈接：//journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.180201
（物理學院、合肥微尺度物質科學國家研究中心、中國科學院量子信息與量子科技創新研究院、科(ke)研部(bu)）
