中国科大实现基于主动光学强度干涉的合成孔径成像

　　5月9日，中国迷信技能年夜学潘建伟、张强、徐飞虎等人结合美国麻省理工学院、中国迷信院西安光学紧密机器研究所等单元，初次提出并试验验证了自动光学强度干预干与技能合成孔径技能，完成了对1.36千米外毫米级方针的高辨别成像。试验体系的成像辨别率较干预干与仪中的单台千里镜晋升约14倍。该结果以“Active Optical Intensity Interferometry”为题颁发正在国际学术期刊《物理评论快报》上，当选为编纂保举论文（Editors’Suggestion），并被美国物理学会（APS）上司网站Physics所报导。

　　传统成像技能的辨别率遭到单个孔径衍射极限的制约。为冲破这一物理极限，研究职员恒久致力于成长各种合成孔径成像技能。例如，2019年岁件视界千里镜（EHT）构建了一个地球标准的合成孔径，正在射电波段胜利得到了M87星系中间黑洞的首张图象。这一开创性结果荣获了2020年根蒂根基物理学冲破奖。然而，因为年夜气湍流惹起的相位没有波动性，EHT所采纳的基于振幅干预干与的合成孔径技能很难间接使用于光学波段。早正在20世纪50年月，英国迷信家Hanbury Brown以及Twiss（HBT）配合提出了强度干预干与成像技能，并于1956年景功完成天狼星直径的丈量。与振幅干预干与技能相比，哄骗热光二阶干预干与性子的强度干预干与技能对年夜气湍流以及千里镜光学缺陷没有敏感，使用于光学长基线合成孔径成像具备奇特上风。只管云云，以后强度干预干与技能仍局限于恒星成像等被动成像使用。为了完成远间隔非自觉光方针的高辨别率成像，并抵当年夜气湍流，联合自动照明的强度干预干与技能成了一个极佳的候选方案。然而，因为缺乏有用的远间隔热光照明方案以及鲁棒的图象重修算法，强度干预干与技能使用于自动合成孔径成像范畴仍具备应战性。

试验体系示用意

　　针对上述难题，本研究团队立异性地提出了自动光学强度干预干与技能，开发了一种多激光发射器阵列体系，经由过程年夜气湍流的天然调制，巧妙地合成多个相位自力的激光束以完成远间隔赝热照明。如上图所示，正在1.36千米都会年夜气链路外场试验中，研究团队应用8个彼此自力的激光发射器构建发射阵列照射方针，相邻发射器间距为0.15米，年夜于年夜气湍流的典型外标准（凡是为0.02-0.05米），以确保每一束激光正在颠末年夜气流传后具备自力且随机的相位变迁。同时，构建的吸收体系由两台可挪动的千里镜构成0.07-0.87米的干预干与基线，联合高活络度的单光子探测器以丈量方针反射光场的强度联系关系信息。研究团队还开发了鲁棒的图象恢复算法，终极胜利重修出具备毫米级辨别率的方针图象。

　　该事情为远间隔、高精度的遥感成像以及日趋重要的空间碎片探测等使用场景斥地了新的可能性。《物理评论快报》审稿人高度评估该结果，以为“该论文正在远间隔年夜气高辨别率成像问题上取患了重猛进展”（“the paper makes a significantadvance in the issue of high-resolution imaging through the atmosphereat extended distances”）。

　　该研究获得了国度天然迷信基金委、中国迷信院、科技部、上海市以及安徽省的鼎力大举撑持。博士研究生刘陆川以及博士后吴骋、李伟为配合第一作者。

　　论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.180201