中国突破1.36公里外毫米级成像!分辨率提升14倍背后的科技密码

360影视 欧美动漫 2025-05-15 07:00 1

摘要:中国科学技术大学潘建伟院士团队联合中科院西安光机所等机构,在《物理评论快报》发布震撼成果:通过自主研发的主动光学强度干涉合成孔径技术,在1.36公里城市大气环境中实现毫米级目标清晰成像,分辨率较传统单望远镜提升14倍。这项突破不仅改写了光学成像极限,更为太空垃

中国科学技术大学潘建伟院士团队联合中科院西安光机所等机构,在《物理评论快报》发布震撼成果:通过自主研发的主动光学强度干涉合成孔径技术,在1.36公里城市大气环境中实现毫米级目标清晰成像,分辨率较传统单望远镜提升14倍。这项突破不仅改写了光学成像极限,更为太空垃圾追踪、国土安全监测等国家重大需求开辟了新路径。

想象一下,在合肥市区的高楼之间,科研人员用肉眼难辨的激光阵列,将1.36公里外的微小金属部件看得如同放在显微镜下——这个曾被认为是"科幻场景"的技术突破,如今被潘建伟团队变为现实。更令人惊叹的是,他们巧妙地利用大气湍流这个传统成像技术的"天敌",反而将其转化为提升成像精度的"利器"。

在光学成像领域有个著名的"物理魔咒":任何光学仪器的分辨率都被孔径尺寸牢牢限制。就像我们用手机拍月亮总是一片光斑,想要看清细节就必须造更大的望远镜。但潘建伟团队另辟蹊径,他们不再追求建造巨型望远镜,而是让8束激光在传播过程中"主动变魔术"。

这项技术的核心秘密藏在两个创新设计中:首先是8个间距15厘米的独立激光发射器,这个距离刚好超过城市大气湍流的典型外尺度(0.02-0.05米),使得每束激光在穿越大气时产生独特的相位抖动。这种看似杂乱的抖动,经过精密算法处理后,反而能合成出比单束激光更优质的"赝热光源"。

接收端的双望远镜系统则像一对配合默契的"猎手",通过0.07-0.87米可调基线捕捉目标反射的光信号。这里采用了量子光学领域的尖端设备——单光子探测器,其灵敏度足以捕捉到相当于从月球表面反射回地球的单个光子级别的微弱信号。配合自主研发的图像重建算法,最终在数据处理层面实现了"化腐朽为神奇"的效果。

这项突破的工程意义不亚于科学价值。研究团队特别选择在真实的城市环境中进行外场实验,直面汽车尾气、建筑热浪、雾霾颗粒等多重干扰。实测数据显示,系统在能见度不足5公里的雾霾天气仍能保持毫米级分辨率,这对未来实战化应用具有决定性意义。

国际学术界对此给予高度评价。《物理评论快报》审稿人指出,该技术成功解决了困扰光学成像领域70年的"大气扰动魔咒",为空间目标识别、深空探测等场景提供了全新解决方案。美国物理学会官网Physics专栏更将其列为"可能改变遥感技术格局的突破性进展"。

从技术应用前景看,这项突破至少带来三大变革:在太空安全领域,现役雷达对10厘米以下空间碎片的探测存在盲区,而新技术的毫米级分辨率可将监测精度提升两个数量级;在国土安全方面,边境线外的车辆型号识别、关键设施的远距离无损检测都将获得技术加持;更深远的影响在于,它验证了主动量子成像技术的工程可行性,为后续量子雷达等战略级技术发展铺平道路。

值得注意的是,这项研究延续了潘建伟团队"从0到1"的科研风格。不同于西方科研机构追求渐进式改良,中国团队选择攻克"强度干涉+主动照明"这个曾被判死刑的技术路线。这种创新胆识的背后,是持续十余年的技术积累——从单光子探测器的自主研发,到抗干扰算法的迭代优化,每个环节都凝聚着国产化突破。

站在产业转型角度看,这项技术或将重塑光学装备制造格局。传统高分辨率成像系统依赖昂贵的光学玻璃和精密机械结构,而新方案通过软件算法和光场调控技术,显著降低了硬件成本。西安光机所参与研制的激光阵列模块,单套成本已控制在百万元级,仅为同精度传统设备的1/10。

当然,这项技术仍需突破两大瓶颈:首先是作用距离扩展,当前1.36公里的验证距离虽已创纪录,但要满足卫星监测等需求,需实现百公里级探测能力;其次是实时成像速度,现有系统需要分钟级数据处理时间,距离毫秒级响应的实战要求尚有差距。据悉,研究团队正在联合华为等企业开发专用光子计算芯片,有望将处理效率提升100倍以上。

免责声明

本文基于已公开的科研成果及权威媒体报道综合撰写,技术细节描述可能存在简化,实际应用效果以官方发布信息为准。文中提及的应用场景分析为学术探讨,不构成投资或决策建议。

信源

本文综合参考《光明日报》、新华网、财联社、中科院西安光机所等机构发布的公开信息,经专业技术解析后形成。

来源:吴闲职

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