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前沿 Leading Edge Snapshots
简讯

单光子 3D 成像的距离可达 10 公里

随着对空中和其他便携式平台的 a) b) c) Distance (m)
opening
更紧凑、更轻便、更隐蔽的成像方法 Distance (m) 1.2 Roof Ventilation
0.9 structure
的需求越来越多，基于单光子的飞行 1.2 Laser beam 0.6 ribs Gutter
direction
0.6 0.3
时间（TOF）或激光雷达成像系统越 0
0 -0.3
来越受欢迎，因为这类成像系统的高 -0.6
-0.6 -0.9 Window Laser beam
灵敏度允许使用体积更小、功率更低 821 shutter slats direction
-1.2 820 -1.2
的激光系统。 -1.2 -0.6 0 0.6 1.2 819 820.5 820 819.5 819 818.5
Range
Range (m)
不同于使用功率几十毫瓦的可见 Distance (m) (m)
激光源、硅单光子雪崩二极管（SPAD） 一些算法，最终实现了能在长达 10.5 一个直径 21cm 的反射望远镜系统观
探测器和逐像素读出图像处理算法， 公里的范围内进行成像。 察，并转换为 3D TOF 图像。
苏格兰 Leonardo MW 和赫瑞瓦特大 该成像系统使用一台安全等级为 例如，在超过 20 分钟的图像总
学的研究人员开发出了一种单光子成 一级、波长 1550nm、功率 10mW 的 采集时间内（170ms/ 像素），从 800
像激光雷达系统。据悉，该系统对早 掺铒激光器，其以 25kHz 的重复频 米远的距离处扫描钟楼，可以显示
期的单像素设计进行了改进，其使用 率提供 800ps 的脉冲 ；该系统中使 出包括屋顶和沟槽形状在内的深度
了一台人眼安全的 1550nm/10mW 的 用的探测器是具有 25μm 有效面积和 图像信息，甚至能从一张分辨率为
激光器、砷化铟镓 / 磷化铟（InGaAs/ 100ps 定时抖动的 SPAD 探测器 ；与 85×85 像素（像素间隔 2.2cm）的图
InP）SPAD 探测器，以及专为时间相 此同时用振镜扫描光场，并管理出射 像中，估计出百叶窗上的通风板条的
关的单光子计数（TCSPC）而设计的 光脉冲和返回的光子，物体可以通过 角度。

德国开发出世界上最小线宽的激光器

了线宽仅 10mHz（0.01Hz）的激光器， 美”时间，其质量也就愈佳。
堪称是世界上最小线宽的激光器。 来自德国联邦物理技术研究院
通常，最好的激光器可以具有窄 （PTB）和美国天体物理联合实验
到几 kHz 的线宽，但是对于特别精确 室 (JILA) 的科学家，共同研发的新
的仪器，如光学原子钟，就需要将之 型激光器在这两个领域均表现优异。
进一步收窄。另一种衡量激光束质量 除了其 10mHz 的极小线宽外，其光
的方式是光频率的稳定性 ：在过了一 波能持续 11 秒保持稳定，此时光束
获得尽可能窄的线宽，是激光研究 段时间之后，光波的震荡会出现不同 延伸约 330 万公里，约是地月距离
的目标之一。最近德国研究人员开发出 步，因此一束激光能维持更长的“完 的 10 倍。

8 Jul/ Aug 2017 www.laserfocusworld.com.cn Laser Focus World China 激光世界