IT之家 7 月 31 日消息 據中國科大網站，中國科學技術大學教授潘建偉、張強、徐飛虎等與濟南量子技術研究院合作，利用頻率上轉換單光子探測技術，實驗實作了毫米級非視域三維成像，是目前非視域成像的最高精度。
據介紹，傳統光學成像手段隻能對相機視場範圍内的目标物體進行成像。非視域成像利用單光子探測技術記錄單個光子的飛行時間資訊，結合相關計算成像算法，可以實作對相機視場範圍外的目标成像。該技術在反恐偵察、醫療檢測等領域具有廣泛的應用價值。在非視域成像技術中，由于光子的飛行時間資訊包含了物體間的相對空間位置資訊，故對光子飛行時間記錄的精度會直接影響物體三維空間重構的精度。傳統的非視域成像實驗受限于單光子探測器的時間分辨能力（最優幾十皮秒），其成像精度僅能達到厘米級。
中國科大研究團隊利用脈沖泵浦頻率上轉換探測技術，實作了時間分辨能力達到 1.4 皮秒的近紅外單光子探測器，并通過長波泵浦和時間域濾波方式将探測器的暗計數降低至 5Hz（詳見圖 1）。利用該單光子探測器所搭建的非視域成像系統，一方面借助于對漫反射牆回波和目标物體信号回波的分時探測，成功解決了非視域成像技術中難以實作完全同軸的成像系統的問題；另一方面借助于高時間分辨能力，成功實作了對視域外目标物體的高精度三維重構，其橫向空間分辨能力達到 2mm，縱向空間分辨能力達到 0.18mm。最終，研究團隊成功對視域外毫米級大小的字母實作了高精度非視域成像（詳見圖 2）。
▲ 圖 1. (a). 高精度非視域成像裝置，(b). 脈沖泵浦上轉換單光子探測器時間分辨力實驗結果，(c). 脈沖泵浦上轉換單光子探測器探測效率及暗計數實驗結果 | 圖源：中國科大網站
▲ 圖 2. (a). 成像目标文字，(b). 本工作非視域成像結果，(c). 傳統非視域成像結果。
IT之家了解到，研究成果于 2021 年 7 月 28 日發表在國際知名學術期刊《實體評論快報》上。
論文連結：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.053602